為了研究高聚物注漿抬升后無砟軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,通過無砟軌道結(jié)構(gòu)實尺模型抬升試驗,揭示了高聚物注漿材料的擴(kuò)展形態(tài)及固結(jié)體的密度分布規(guī)律,并模擬高聚物注漿材料與支承層混凝土的黏結(jié),研究了高聚物注漿材料固結(jié)體的剪切黏結(jié)性能及壓縮性能。結(jié)果表明,高聚物注漿材料在無砟軌道下方呈橢圓形擴(kuò)展,與支承層混凝土形成良好黏結(jié),距抬升孔越近固結(jié)體密度越高;隨著固結(jié)體密度的增加,固結(jié)體的壓縮強(qiáng)度及剪切黏結(jié)強(qiáng)度均逐漸增加,固結(jié)體的彈性模量和剪切黏結(jié)模量略有增大;固結(jié)體的壓縮和剪切黏結(jié)強(qiáng)度明顯高于級配碎石,但彈性模量和剪切黏結(jié)模量與級配碎石相當(dāng),這確保了服役中高聚物注漿材料固結(jié)體能夠與級配碎石同步變形、協(xié)同受力,保證了抬升后無砟軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 

【文章來源】：鐵道建筑. 2020,60(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

高聚物注漿材料固結(jié)體分布形態(tài)

采用密度分別為96,190,240 kg/m3的高聚物注漿材料成型剪切黏結(jié)試樣開展試驗，得到的剪切黏結(jié)應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖2。由圖2可知，在剪切荷載作用下，高聚物注漿材料固結(jié)體剪切黏結(jié)應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出2個階段變化特征。在第1階段，隨著應(yīng)變增加剪切黏結(jié)應(yīng)力呈線性增長，且固結(jié)體密度越大剪切黏結(jié)應(yīng)力增長越快，呈現(xiàn)彈性變化特征。在此階段固結(jié)體與混凝土黏結(jié)良好，并未發(fā)生剪切破壞。產(chǎn)生剪切彈性應(yīng)變主要是因為固結(jié)體是多孔材料，固結(jié)體密度越小，固結(jié)體中的氣泡含量越多，越容易發(fā)生剪切彈性變形。在第2階段，隨著應(yīng)變的增加，密度小于190 kg/m3的低密度高聚物注漿材料固結(jié)體剪切黏結(jié)應(yīng)力基本不變，呈現(xiàn)屈服特征，而對于密度為240 kg/m3的高密度固結(jié)體剪切黏結(jié)應(yīng)力逐漸增加。這主要是因為低密度固結(jié)體剪切黏結(jié)強(qiáng)度相對較低，在較高的剪切應(yīng)力作用下，固結(jié)體發(fā)生剪切破壞，但固結(jié)體與混凝土仍具有較高的摩擦阻力，發(fā)生了屈服現(xiàn)象。對于高密度固結(jié)體，由于剪切黏結(jié)強(qiáng)度相對較高，固結(jié)體很難被剪切破壞，在較高的剪應(yīng)力下泡沫逐漸被壓縮密實，表現(xiàn)為隨著應(yīng)變增加，剪切黏結(jié)應(yīng)力有所增加，但增加的幅度逐漸降低。高聚物注漿材料固結(jié)體的這種剪應(yīng)力下屈服黏結(jié)特性對于維持無砟軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。雖然橫向剪切應(yīng)力達(dá)到了剪切屈服強(qiáng)度，但是高聚物注漿材料固結(jié)體仍然能夠提供較高的橫向摩擦阻力。與高聚物注漿材料固結(jié)體相比，級配碎石剪切黏結(jié)應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)彈性變化規(guī)律，隨著應(yīng)變增加剪切黏結(jié)應(yīng)力逐漸增大，但當(dāng)達(dá)到剪切強(qiáng)度時，級配碎石與混凝土試件之間產(chǎn)生滑移，造成剪切黏結(jié)應(yīng)力迅速降低。

不同密度固結(jié)體及級配碎石的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖3�？梢�，在壓縮荷載下，高聚物注漿材料抬升后形成固結(jié)體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)2個階段變化特征。第1階段為彈性變形階段，在此階段隨著應(yīng)變的增加應(yīng)力呈線性增加，且隨著固結(jié)體密度增加線性增加的趨勢更加顯著；第2階段為屈服變形階段，當(dāng)達(dá)到最大承載力時，隨著應(yīng)變的持續(xù)增加，應(yīng)力基本不變。這主要是因為固結(jié)體為多孔材料，主要依靠孔壁承受荷載，當(dāng)達(dá)到最大荷載時已達(dá)到孔壁的最大承載力，孔壁發(fā)生塑性變形，泡孔被壓縮，表現(xiàn)為屈服現(xiàn)象。另外，與固結(jié)體不同，級配碎石為顆粒堆積密實體，依靠顆粒之間的鑲嵌及摩擦提供承載力，當(dāng)壓縮荷載較小時級配碎石主要發(fā)生彈性變形，當(dāng)荷載持續(xù)增加超過級配碎石顆粒間的作用力后，級配碎石顆粒間發(fā)生滑動變形，承載力降低。試驗結(jié)果表明，隨著固結(jié)體密度的增加，高聚物注漿材料固結(jié)體的彈性模量略有增加，而壓縮強(qiáng)度顯著增加；級配碎石的彈性模量與固結(jié)體的相當(dāng)，而固結(jié)體的壓縮強(qiáng)度顯著高于級配碎石。當(dāng)固結(jié)體密度分別為96,190,240 kg/m3時，高聚物注漿材料固結(jié)體的彈性模量分別為186,254,303 kPa，級配碎石的彈性模量為173 kPa；固結(jié)體的壓縮強(qiáng)度分別為0.88,1.17,1.58 MPa，級配碎石的壓縮強(qiáng)度為0.12 MPa。級配碎石的研究結(jié)果與已有研究測試結(jié)果基本一致[9-10]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同膨脹比下高聚物抗剪強(qiáng)度試驗研究[J]. 顏行,楊貴,王陽陽,陳石.  河南科學(xué). 2019(05)
[2]高聚物碎石混合料單軸受壓性能試驗研究[J]. 王娟,方宏遠(yuǎn),余自森,曹凱,王復(fù)明.  建筑材料學(xué)報. 2019(02)
[3]高速鐵路無砟軌道軟土地基沉降區(qū)深部轉(zhuǎn)移的不平順控制理論及應(yīng)用[J]. 趙國堂.  鐵道學(xué)報. 2019(02)
[4]反壓成型高聚物注漿材料膨脹特性及其固結(jié)體力學(xué)性能研究[J]. 鄭新國.  中國鐵道科學(xué). 2017(01)
[5]聚氨酯高聚物注漿材料抗壓強(qiáng)度測試與模擬[J]. 高翔,黃衛(wèi),魏亞,鐘燕輝.  復(fù)合材料學(xué)報. 2017(02)
[6]高速鐵路沉降無砟軌道結(jié)構(gòu)注漿整體抬升修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 鄭新國,劉競,李書明,謝永江,曾志,楊德軍,翁智財,劉相會.  鐵道建筑. 2015(01)
[7]沉降區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)注漿抬升原理與工藝[J]. 李杰,鄭新國,劉競.  施工技術(shù). 2014(21)
[8]高聚物注漿材料密度與力學(xué)行為關(guān)系研究[J]. 鄭新國,李書明,謝永江,曾志,翁智財,劉競,楊德軍.  武漢理工大學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[9]高速鐵路路基基床結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計方法[J]. 張千里,韓自力,呂賓林.  中國鐵道科學(xué). 2005(06)
[10]級配碎石動靜彈性模量的對比研究[J]. 何兆益,黃衛(wèi),鄧學(xué)鈞.  中國公路學(xué)報. 1998(01)



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