基于矩法的CRTSⅡ型軌道板裂縫寬度可靠性研究
發(fā)布時間：2022-01-13 19:49
目前研究者們針對軌道板的裂縫問題做了一些研究,但軌道板最大裂縫寬度的可靠度的相關研究較少,且已有可靠度計算方法存在繁瑣、耗時等弊端。在分析軌道板橫向裂縫及縱向裂縫產(chǎn)生原因的基礎上,建立溫度作用與列車荷載共同作用下CRTSⅡ型軌道板橫向與縱向最大裂縫寬度的功能函數(shù),應用矩法求解橫向裂縫及縱向裂縫的功能函數(shù)隨溫度梯度變化的可靠度指標,并探究了降溫幅度對可靠度指標的影響,計算結果表明:矩法具有計算次數(shù)少、計算結果準確的優(yōu)點;分析結果同時表明:軌道板縱向裂縫寬度基本不會發(fā)生超限的現(xiàn)象,在降溫幅度較大時,橫向裂縫寬度超限的概率較大,這可能會對軌道結構的耐久性造成影響;同時研究成果對軌道結構設計規(guī)范修訂具備一定參考價值。
【文章來源】：鐵道學報. 2020,42(11)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
軌道板裂縫示意圖(單位:mm)
我國現(xiàn)行的TB 10621—2014《高速鐵路設計規(guī)范》[3]要求高速鐵路主體結構設計使用年限不小于60年。此外,我國客運專線相關規(guī)范、驗收標準規(guī)定,對于CRTSⅡ型板式無砟軌道結構的軌道板除預裂縫以外,其他部位不得有裂縫[4]。雖然CRTSⅡ型板式無砟軌道結構設置了橫向貫通的預裂縫(也稱為假縫)以控制裂縫的發(fā)展位置,然而,在實際運營過程中,由于無砟軌道結構受到列車荷載的反復作用以及日照氣溫升降、季節(jié)交替或其他自然環(huán)境的作用,仍然可能導致軌道板出現(xiàn)預裂縫外的開裂現(xiàn)象(見圖1)。無砟軌道板開裂形成貫穿裂縫后容易導致鋼筋銹蝕,從而影響軌道板的耐久性、適用性和安全性,同時裂縫達到一定寬度亦對列車運行的平穩(wěn)性和舒適性造成了不良影響。鑒于此,一些學者針對軌道板混凝土結構的裂縫問題展開了研究:李志紅[5]分析了軌道板混凝土裂縫產(chǎn)生機理,分別運用我國橋涵設計規(guī)范與混凝土結構設計規(guī)范中裂縫寬度的公式對雙塊式無砟軌道的裂縫寬度進行了計算;劉揚[6]分析了無砟軌道結構裂縫產(chǎn)生的原因,對CRTSⅠ型無砟軌道結構的裂縫寬度進行了檢算,提出了無砟軌道裂縫檢算的合理公式和裂縫檢算寬度的取值;孫旭[4]進行了無砟軌道結構的開裂調(diào)查,建立了CRTSⅡ型板式無砟軌道二維離散元模型;趙林等[7]應用有限元法建立了CRTSⅡ型板式軌道的計算模型,分析了在不同荷載作用下寬接縫的開裂對CRTSⅡ型板式軌道受力性能的影響。以上研究者們均是在確定性條件下針對軌道板的裂縫問題進行的研究,然而,在實際工程中,列車荷載、溫度作用、材料性能等均具備隨機性。為了考慮隨機不確定性因素的影響,張國虎[8]引入可靠度理論對CRTSⅡ型軌道板的裂縫寬度可靠性進行了研究,建立了軌道板裂縫最大寬度的功能函數(shù),并利用蒙特卡洛方法循環(huán)1 000次對軌道板裂縫寬度的可靠性進行了評估,但是當循環(huán)次數(shù)較少時,蒙特卡洛法計算結果可能并不準確,并且當循環(huán)次數(shù)較多時相當耗時,因此,亟需運算簡便且有效的方法來進行軌道板裂縫寬度的可靠度計算。
軌道板梁-板有限元模型示意圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于三階矩法的CRTSⅡ型軌道板橫向抗裂時變可靠度研究[J]. 鄒紅,盧朝輝,余志武. 鐵道學報. 2019(04)
[2]基于矩法的CRTSⅡ型軌道板橫向抗彎承載力時變可靠度研究[J]. 鄒紅,盧朝輝,余志武. 鐵道學報. 2018(10)
[3]基于可靠度的CRTSⅡ型無砟軌道板在列車荷載作用下的失效研究[J]. 趙磊,孫璐. 建筑結構學報. 2016(S1)
[4]CRTSⅡ型板式軌道寬接縫開裂對軌道受力的影響分析[J]. 趙林,劉學毅,趙華衛(wèi),董佳佳. 鐵道科學與工程學報. 2016(01)
[5]橋上CRTS Ⅱ型板式無砟軌道結構的溫度荷載特征試驗研究[J]. 李東昇,董亮,姜子清,胡所亭,江成. 鐵道建筑. 2015(09)
[6]CRTSⅡ型板式無砟軌道軌道板橫向可靠度的計算方法研究[J]. 李懷龍,趙坪銳,劉志彬. 鐵道建筑. 2015(03)
[7]高速鐵路板式無砟軌道的結構分析模型對比[J]. 孫璐,段雨芬,高培培. 東南大學學報(自然科學版). 2013(05)
[8]單元板式無砟軌道結構軌道板溫度翹曲變形研究[J]. 王繼軍,尤瑞林,王夢,江成. 中國鐵道科學. 2010(03)
[9]雙塊式無砟軌道混凝土裂縫計算公式研究[J]. 李志紅. 科技創(chuàng)業(yè)月刊. 2009(08)
[10]溫度對板式無砟軌道結構的影響研究[J]. 石現(xiàn)峰,李建斌. 鐵道工程學報. 2008(05)
博士論文
[1]板式無砟軌道結構疲勞可靠性分析方法及其應用研究[D]. 歐祖敏.東南大學 2016
碩士論文
[1]CRTSⅡ型軌道板裂縫產(chǎn)生與裂縫擴展規(guī)律研究[D]. 孫旭.石家莊鐵道大學 2017
[2]基于可靠度的CRTSⅡ型無砟軌道軌道板耐久性研究[D]. 張國虎.蘭州交通大學 2014
[3]無砟軌道耐久性研究與分析[D]. 劉揚.西南交通大學 2008
[4]板式無砟軌道溫度力研究[D]. 王森榮.西南交通大學 2007
本文編號：3587041
【文章來源】：鐵道學報. 2020,42(11)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
軌道板裂縫示意圖(單位:mm)
我國現(xiàn)行的TB 10621—2014《高速鐵路設計規(guī)范》[3]要求高速鐵路主體結構設計使用年限不小于60年。此外,我國客運專線相關規(guī)范、驗收標準規(guī)定,對于CRTSⅡ型板式無砟軌道結構的軌道板除預裂縫以外,其他部位不得有裂縫[4]。雖然CRTSⅡ型板式無砟軌道結構設置了橫向貫通的預裂縫(也稱為假縫)以控制裂縫的發(fā)展位置,然而,在實際運營過程中,由于無砟軌道結構受到列車荷載的反復作用以及日照氣溫升降、季節(jié)交替或其他自然環(huán)境的作用,仍然可能導致軌道板出現(xiàn)預裂縫外的開裂現(xiàn)象(見圖1)。無砟軌道板開裂形成貫穿裂縫后容易導致鋼筋銹蝕,從而影響軌道板的耐久性、適用性和安全性,同時裂縫達到一定寬度亦對列車運行的平穩(wěn)性和舒適性造成了不良影響。鑒于此,一些學者針對軌道板混凝土結構的裂縫問題展開了研究:李志紅[5]分析了軌道板混凝土裂縫產(chǎn)生機理,分別運用我國橋涵設計規(guī)范與混凝土結構設計規(guī)范中裂縫寬度的公式對雙塊式無砟軌道的裂縫寬度進行了計算;劉揚[6]分析了無砟軌道結構裂縫產(chǎn)生的原因,對CRTSⅠ型無砟軌道結構的裂縫寬度進行了檢算,提出了無砟軌道裂縫檢算的合理公式和裂縫檢算寬度的取值;孫旭[4]進行了無砟軌道結構的開裂調(diào)查,建立了CRTSⅡ型板式無砟軌道二維離散元模型;趙林等[7]應用有限元法建立了CRTSⅡ型板式軌道的計算模型,分析了在不同荷載作用下寬接縫的開裂對CRTSⅡ型板式軌道受力性能的影響。以上研究者們均是在確定性條件下針對軌道板的裂縫問題進行的研究,然而,在實際工程中,列車荷載、溫度作用、材料性能等均具備隨機性。為了考慮隨機不確定性因素的影響,張國虎[8]引入可靠度理論對CRTSⅡ型軌道板的裂縫寬度可靠性進行了研究,建立了軌道板裂縫最大寬度的功能函數(shù),并利用蒙特卡洛方法循環(huán)1 000次對軌道板裂縫寬度的可靠性進行了評估,但是當循環(huán)次數(shù)較少時,蒙特卡洛法計算結果可能并不準確,并且當循環(huán)次數(shù)較多時相當耗時,因此,亟需運算簡便且有效的方法來進行軌道板裂縫寬度的可靠度計算。
軌道板梁-板有限元模型示意圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于三階矩法的CRTSⅡ型軌道板橫向抗裂時變可靠度研究[J]. 鄒紅,盧朝輝,余志武. 鐵道學報. 2019(04)
[2]基于矩法的CRTSⅡ型軌道板橫向抗彎承載力時變可靠度研究[J]. 鄒紅,盧朝輝,余志武. 鐵道學報. 2018(10)
[3]基于可靠度的CRTSⅡ型無砟軌道板在列車荷載作用下的失效研究[J]. 趙磊,孫璐. 建筑結構學報. 2016(S1)
[4]CRTSⅡ型板式軌道寬接縫開裂對軌道受力的影響分析[J]. 趙林,劉學毅,趙華衛(wèi),董佳佳. 鐵道科學與工程學報. 2016(01)
[5]橋上CRTS Ⅱ型板式無砟軌道結構的溫度荷載特征試驗研究[J]. 李東昇,董亮,姜子清,胡所亭,江成. 鐵道建筑. 2015(09)
[6]CRTSⅡ型板式無砟軌道軌道板橫向可靠度的計算方法研究[J]. 李懷龍,趙坪銳,劉志彬. 鐵道建筑. 2015(03)
[7]高速鐵路板式無砟軌道的結構分析模型對比[J]. 孫璐,段雨芬,高培培. 東南大學學報(自然科學版). 2013(05)
[8]單元板式無砟軌道結構軌道板溫度翹曲變形研究[J]. 王繼軍,尤瑞林,王夢,江成. 中國鐵道科學. 2010(03)
[9]雙塊式無砟軌道混凝土裂縫計算公式研究[J]. 李志紅. 科技創(chuàng)業(yè)月刊. 2009(08)
[10]溫度對板式無砟軌道結構的影響研究[J]. 石現(xiàn)峰,李建斌. 鐵道工程學報. 2008(05)
博士論文
[1]板式無砟軌道結構疲勞可靠性分析方法及其應用研究[D]. 歐祖敏.東南大學 2016
碩士論文
[1]CRTSⅡ型軌道板裂縫產(chǎn)生與裂縫擴展規(guī)律研究[D]. 孫旭.石家莊鐵道大學 2017
[2]基于可靠度的CRTSⅡ型無砟軌道軌道板耐久性研究[D]. 張國虎.蘭州交通大學 2014
[3]無砟軌道耐久性研究與分析[D]. 劉揚.西南交通大學 2008
[4]板式無砟軌道溫度力研究[D]. 王森榮.西南交通大學 2007
本文編號：3587041
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