收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CRTSⅠ型板式轨道CA砂浆动态力学性能试验及理论研究

徐浩  
【摘要】:水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构的关键工程材料之一,起着支承、调整、减振、隔振和阻断裂纹的作用,其质量的好坏直接关系到板式无砟轨道的耐久性和列车运行的平稳性和安全性。水泥乳化沥青砂浆充填层在服役过程中出现了开裂、破碎等普遍的病害,目前国内外关于其损伤劣化机理缺乏系统研究。本文针对CRTS Ⅰ型水泥乳化沥青砂浆的伤损问题,对CA砂浆充填层的力学性能劣化机理进行理论与试验研究。考虑CA砂浆的粘弹性特性,建立了板式无砟轨道粘弹性计算模型,计算了CA砂浆层的应变速率,进行了不同条件下CA砂浆的力学性能试验;利用板式无砟轨道粘弹性计算模型分析了CA砂浆劣化对轨道力学性能及CA砂浆自身疲劳寿命的影响;基于应力波理论,初步探索了垂向压应力波作用下CA砂浆的损伤劣化规律。主要研究工作及所取得的成果如下:1.板式无砟轨道粘弹性计算模型及水泥乳化沥青砂浆层应变速率研究粘弹性材料具有明显的蠕变现象,基于现场取样CA砂浆试件的单轴蠕变试验,研究了CA砂浆材料的粘弹性特性,并利用有限元软件模拟了CA砂浆的蠕变过程;最后基于弹性地基梁体理论,建立了能考虑水泥乳化沥青砂浆层粘弹性特性的板式无砟轨道粘弹性计算模型,研究了水泥乳化沥青砂浆层的应变速率。研究结果表明:现有Burgers模型和“四单元五参数”模型均能较好地模拟CA砂浆的压缩蠕变特性;利用有限元软件模拟蠕变过程,其计算结果与试验数据的误差在2%以内,说明可采用有限元软件模拟分析CA砂浆的粘弹性特性。与现场实测及相关仿真结果对比验证了板式无砟轨道粘弹性计算模型的可靠性与正确性,CA砂浆充填层在移动荷载作用下的应变速率在1×10-5/s~1×10-1/s之间,根据目前试验用的CA砂浆试件尺寸,对应的加载速率应为0.03mm/min~300mm/min,而目前我国“暂规”规定的加载速率为1mm/min,尚不能完全反映现场CA砂浆的服役特性。2.不同应变速率、荷载历史及环境条件下水泥乳化沥青砂浆损伤规律研究结合水泥乳化沥青砂浆层的实际服役状态,基于仿真得到的CA砂浆充填层的应变速率,系统研究了不同应变速率、荷载历史及环境条件下水泥乳化沥青砂浆的损伤劣化规律。研究结果表明,水泥乳化沥青砂浆的力学性能具有明显的应变速率敏感性,且随着应变速率的提高,CA砂浆的抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈幂指函数增大,且采用形如y=a+bxc的幂指函数能更好地拟合CA砂浆的抗压强度、弹性模量和峰值应变与应变速率的关系;由于CA砂浆的应力应变存在滞后效应,在相同的应变情况下,应变速率越低CA砂浆的破坏越严重;随着应变速率的增大,CA砂浆的损伤应力槛值及损伤应变槛值均增大。随着初始静态荷载的增大,CA砂浆的抗压强度有降低的趋势;在循环荷载作用下,CA砂浆的抗压强度和弹性模量与应变速率仍然呈幂指数的关系,其中抗压强度随循环荷载幅值和次数的增大而降低,但弹性模量有增大的趋势;重复加卸载作用下CA砂浆的抗压强度较单调荷载作用的强度要低,这说明重复加卸载对CA砂浆造成了不可恢复的损伤,根据重加卸载的试验结果建立了重复加卸载下的曲线方程,能较真实地反映CA砂浆在重复加卸载下的力学特性。水泥乳化沥青砂浆存在严重的浸水软化现象,经过长期浸泡后CA砂浆的强度和弹性模量与同龄期的试件相比,降低幅度均达到50%左右;干湿循环作用与水浸泡作用类似,也将导致CA砂浆软化,说明水损害是CA砂浆损伤劣化的主要因素之一。3.建立了能表达CA砂浆应力应变关系的数学模型,并与实测应力应变曲线验证基于系统开展的水泥乳化沥青砂浆的力学性能试验,参考混凝土应力应变关系数学模型的研究方法,建立了能考虑应变速率效应的CA砂浆应力应变关系的数学模型,并与不同工况下实测的应力应变曲线进行拟合。研究表明:采用本文建立的应力应变关系的数学模型能较好的表达不同应变速率、不同荷载历史和不同环境下CA砂浆的应力应变曲线。4.研究了水泥乳化沥青砂浆劣化及脱空对板式轨道力学性能的影响,并提出了提高CA砂浆耐水性的措施利用板式无砟轨道粘弹性计算模型,研究了水泥乳化沥青砂浆劣化、砂浆层脱空及砂浆劣化与脱空同时存在时对轨道系统力学性能及CA砂浆自身疲劳寿命的影响,考虑水损害是CA砂浆劣化的主要因素之一,研究了乳化沥青电荷类型及不同砂的材质对其耐水性的影响。研究结果表明:同时考虑CA砂浆劣化及脱空后,轨道部件的位移及受力均增大,其中CA砂浆的垂向压应力将增大8倍,且CA砂浆的疲劳寿命将不能满足其60年的使用寿命要求。采用石英质岩石制备的砂作为细骨料,并选用阳离子的乳化沥青可提高CA砂浆的耐水性。5.探索了垂向压应力波作用下水泥乳化沥青砂浆层的损伤劣化规律基于应力波理论,研究了水泥乳化沥青砂浆在垂向压应力波作用下的损伤劣化规律,并考虑了不同应力波的应力幅值、水泥乳化沥青砂浆层抗压强度及压拉比的影响。研究表明:在垂向应力波作用下,水泥乳化沥青砂浆层先从角部发生损伤,且随应力波幅值的增大、砂浆抗压强度的降低及压拉比的增大,损伤面积不断增大。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 侯晓燕;;模拟酸雨侵蚀环境下粉煤灰砂浆的强度变化[J];河南建材;2007年02期
2 柳蓥;;砂浆置换法加固多孔砖砌体的工程应用与研究[J];浙江建筑;2012年06期
3 马国斌;;浅析饰面砂浆在使用中遇到的问题和对策[J];建设科技;2012年23期
4 刘湘梅;何远昌;;一种新型墙体饰面砂浆的制备及应用[J];新型建筑材料;2013年02期
5 龚爱民,江云川,李跃福;五层氯偏砂浆修补在排砂涵洞中的应用[J];水利科技与经济;1998年04期
6 张同颖,雷冬梅;丙乳砂浆在混凝土修复中的应用[J];水科学与工程技术;2005年05期
7 孙传忠;李强;;浅谈丙乳砂浆[J];科技信息;2010年09期
8 金恒刚;张大利;康勇;李景欢;;高掺量粉煤灰聚合物干混粘结砂浆的研究[J];辽宁建材;2010年12期
9 徐小洪;;合成树脂乳液砂浆(下)[J];建筑工人;1991年12期
10 邓湘舟,吕澍;有机纤维砂浆在墙面抹灰防裂中的应用研究[J];广东建材;2001年06期
11 郭丹;简政;;高强加筋喷射砂浆在结构加固中的应用及展望[J];山西建筑;2007年17期
12 刘家成;盖广清;;装饰砂浆的抗裂性能研究[J];吉林建筑工程学院学报;2011年02期
13 张治泰;用砂浆声速检测砼强度[J];施工技术;1992年07期
14 刘凤;;浅析CA砂浆灌注施工中的常见问题与处理方法[J];科技资讯;2013年29期
15 史巍,侯景鹏;模网混凝土面层砂浆开裂原因及防治措施[J];新型建筑材料;2005年09期
16 刘超;;谈丙乳砂浆在混凝土表面加固工程中的应用[J];大众科技;2006年03期
17 叶柏龙;付华;;钢丝网砂浆加固混凝土技术及其施工工艺探讨[J];山西建筑;2007年29期
18 秦国治,田志斌;合成树脂砂浆防腐地坪综述[J];化工设备与防腐蚀;2001年02期
19 杨林江;裘伯钢;;浅谈高铁专用CA砂浆的性能及相关试验方法[J];中国石油和化工标准与质量;2011年06期
20 王军强;黄新;;保温隔声砂浆的配制与施工技术[J];混凝土;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘伟华;;欧K轻质砂浆的制备及性能[A];房建材料与绿色建筑[C];2009年
2 刘伟华;;欧K轻质砂浆的制备及性能[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
3 郭子雄;王兰;柴振岭;;石材-砂浆界面粘结性能试验研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
4 张承志;刘清山;苏彩丽;;集料含量对砂浆干缩量及失水的影响[A];第二届全国商品砂浆学术交流会论文集[C];2007年
5 王鸿博;李建军;李静;;钢筋网—喷射高性能改性加固砂浆加固技术及应用[A];2013年既有建筑功能提升工程技术交流会论文集[C];2013年
6 赵立群;樊钧;陈宁;;薄层砂浆在蒸压粉煤灰加气混凝土砌块中应用[A];2009预拌砂浆发展论坛论文集[C];2009年
7 崔久传;陈鹤云;刘光华;徐亚萍;王志新;;水池侧壁厚层立面砂浆的施工[A];新型建筑材料技术与发展——中国硅酸盐学会2003年学术年会新型建筑材料论文集[C];2003年
8 俞廷标;张忠华;娄宏;;高性能保温砂浆和抗渗防裂砂浆在外墙外保温抹灰工程中的应用[A];施工技术交流论文集[C];2005年
9 李海燕;祝和权;杜存山;;无碴轨道用CA砂浆的研制[A];铁道科学技术新进展——铁道科学研究院五十五周年论文集[C];2005年
10 邓天宁;张民苑;;建筑装饰行业中的防水误区及通病防治[A];新防水堵漏工程标准宣贯与技术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 田冬梅;板式轨道水泥乳化沥青砂浆充填层劣化与失效机理研究[D];中南大学;2013年
2 王涛;高速铁路板式无碴轨道CA砂浆的研究与应用[D];武汉理工大学;2008年
3 徐浩;CRTSⅠ型板式轨道CA砂浆动态力学性能试验及理论研究[D];西南交通大学;2015年
4 成帅;近代历史性建筑维护与维修的技术支撑[D];天津大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢厚礼;新型粘结砂浆的配制与性能研究[D];重庆大学;2001年
2 杨利亚;高柔性粘结砂浆的配制与研究[D];浙江大学;2006年
3 种霖霖;复合改性耐水砂浆的合理配比研究[D];汕头大学;2011年
4 蔡苇;干拌砂浆的研究[D];重庆大学;2004年
5 李先友;干混特细砂瓷砖粘结砂浆研究[D];重庆大学;2005年
6 武海龙;瓷砖粘结砂浆的配制及性能研究[D];重庆大学;2007年
7 黄海;提高锚固体抗环境水侵蚀的注浆用水泥基砂浆的研究[D];中南大学;2007年
8 田少宁;薄层特细砂瓷砖粘结砂浆的配制与性能研究[D];重庆大学;2008年
9 刘保华;聚酰胺乳胶砂浆物理力学性能试验研究[D];湖南农业大学;2006年
10 阮剑峰;砂浆、混凝土芯柱对混凝土砌块基本力学性能的影响[D];北京交通大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 北京建筑材料科学研究总院 蔡鲁宏 肖群芳;墙体饰面砂浆的研制及应用[N];中华建筑报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978