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双块式无砟轨道复合试件层间传力特性研究

姜浩  
【摘要】:主要由混凝土、乳化沥青水泥砂浆等胶凝材料构筑而成的层状无砟轨道结构,在我国高速铁路上得到了广泛应用。其结构设计是以理想的层间结构和支承体系为基础的,在长期承受列车动荷载和周期性温度荷载作用下,层间粘结状态将会发生变化,从而影响到无砟轨道的实际受力与劣化速率,然而对无砟轨道层间伤损的机理尚缺乏研究,因此对无砟轨道层间传力特性进行研究,对无砟轨道结构设计及准确把握寿命周期范围内的无砟轨道服役状态演变规律有着重要意义。首先,本文针对双块式无砟轨道轨枕松动的问题,开展两种层间界面类型的混凝土复合试件拉伸及剪切性能试验,探讨复合试件破坏模式。结果表明,由于层间结构存在一些微小的孔隙及微裂缝,使层间结构的强度大幅降低,同时由于层间受剪破坏时要克服较大的机械咬合力,导致剪切强度比抗拉强度大,劈拉强度分别为1.97MPa(拉毛)、1.16 MPa(抹平),剪切强度3.68MPa(拉毛)、1.89MPa(抹平),表明经过拉毛处理可以增强层间结构的强度。其次,通过测得的拉伸及剪切应力-应变曲线表明,复合试件层间受拉时为弹塑性结构,加载初期层间结构处于弹性变形阶段,当应力达到峰值的1/2后,进入塑性区域,弹性模量逐渐变小,应力到达峰值后破坏。而受剪时属于线弹性结构。最后,建立复合试件内聚力模型,对复合试件劈拉和剪切试验进行有限元模拟,分析层间结构的参数,结果表明,当断裂能GcI分别为12-15N/m(拉毛)、2.5N/m左右(抹平),GcII分别取38-42N/m(拉毛),14-19N/m(抹平)时,荷载-位移曲线以及层间结构应力分布情况模拟值与试验值基本吻合。证明此时的断裂能取值是合理可靠的。


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