整體道床無砟軌道現(xiàn)澆道床板新老混凝土黏結(jié)面應(yīng)力分析

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1、鐵道建筑2010年第6期RailwayEngineering文章編號(hào)：1003—1995(2010)06．O111．04整體道床無砟軌道現(xiàn)澆道床板新老混凝土黏結(jié)面應(yīng)力分析王會(huì)永，閆紅亮(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院，天津300142)摘要：對(duì)整體道床無砟軌道現(xiàn)澆道床板新老混凝土黏結(jié)面的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了熱一結(jié)構(gòu)耦合分析，分析結(jié)果表明，軌枕結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)現(xiàn)澆道床板新老混凝土結(jié)合面的黏結(jié)應(yīng)力有較大影響，為優(yōu)化現(xiàn)澆整體道床無砟軌道結(jié)構(gòu)提供了參考。關(guān)鍵詞：整體道床無砟軌道新老混凝土黏結(jié)能力中圖分類號(hào)：U213．244文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

2、碼：B現(xiàn)澆整體道床式無砟軌道具有軌道穩(wěn)定性高、結(jié)的單純對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行升溫和降溫計(jì)算要更精確。構(gòu)耐久性強(qiáng)、維修工作量少和技術(shù)相對(duì)成熟的優(yōu)點(diǎn)。熱一結(jié)構(gòu)耦合分析實(shí)現(xiàn)流程為：模型建立一定義但由于現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土道床板易出現(xiàn)裂縫，在新澆注熱單元一溫度場(chǎng)分析一單元轉(zhuǎn)換一溫度應(yīng)力分析。道床板混凝土和預(yù)制好的已經(jīng)達(dá)到混凝土齡期的軌枕1．2模型加載及邊界條件混凝土黏結(jié)面上出現(xiàn)裂縫幾率比較多。德國的整體道1)加載確定?；炷恋脑缙诹芽p大多是在混凝床無砟軌道結(jié)構(gòu)從最初的長(zhǎng)軌枕埋入式到雙塊式的改土澆注過程中產(chǎn)生的水化熱造成的，時(shí)

3、間一般為從澆進(jìn)，最終形成現(xiàn)在雷達(dá)2000型雙塊式無砟軌道，每一注到混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度28d之內(nèi)，新老混凝土的結(jié)次改進(jìn)都減少了軌枕中已達(dá)齡期的混凝土和現(xiàn)澆道床合面抗拉強(qiáng)度較低，很容易在混凝土澆注過程中在早板新混凝土之間的接觸面積，使新老混凝土之間的黏期熱應(yīng)力作用下發(fā)生開裂。本文分析了道床板從澆注結(jié)更加緊密，從而增加軌道的可靠度和穩(wěn)定性。由此開始至28d內(nèi)新老混凝土黏結(jié)面的溫度應(yīng)力變化，以可見，軌枕的結(jié)構(gòu)形式對(duì)新老混凝土黏結(jié)面應(yīng)力的發(fā)第28d黏結(jié)面的應(yīng)力狀態(tài)作為判斷依據(jù)?；炷猎缙谡褂兄陵P(guān)重要的作用，研

4、究其中的影響對(duì)改進(jìn)現(xiàn)有的熱分析中單元生熱率作為體力加載，其隨時(shí)間的變化軌道形式和開發(fā)新的軌道結(jié)構(gòu)有重要意義。曲線見圖1。1計(jì)算模型1．1熱一結(jié)構(gòu)耦合分析模型的實(shí)現(xiàn)舍熱應(yīng)力問題是熱和應(yīng)力兩個(gè)物理場(chǎng)之間的相互作呂用，屬于耦合場(chǎng)分析問題，與其他耦合場(chǎng)的分析方法類丹似，一般有兩種方法來實(shí)現(xiàn)：直接法和間接法。棼直接法是指直接采用具有溫度和位移自由度的耦合單元，同時(shí)得到熱分析和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的結(jié)果；間接法是指先進(jìn)行熱分析，然后通過程序?qū)⑶蟮玫膯卧?jié)點(diǎn)溫度作為體載荷施加到結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析中。本文采用間接法，以大型有限元

5、軟件ANSYS為平臺(tái)，進(jìn)行編程圖1混凝土澆注水化熱釋放速率二次開發(fā)建立耦合場(chǎng)模型，這種方法由于有精確的溫2)初始邊界條件。預(yù)制軌枕及HGT層的初始溫度場(chǎng)作為條件，求得的熱應(yīng)力也接近實(shí)際，比現(xiàn)在常用度為16．5℃，道床板混凝土開始澆注初始溫度是40℃，空氣溫度為20℃，水硬性支承層HGT層底部與收稿日期：20104)2-25；修回日期：2010-04—20作者簡(jiǎn)介：王會(huì)永(1982一)，男，天津人，助理工程師，工程碩士。路基之間絕熱，裸露在外面的混凝土與空氣產(chǎn)生對(duì)硫，112鐵道建筑June，2010對(duì)

6、流系數(shù)為60kJ／(m·oC·h)。枕在不同長(zhǎng)度、寬度、厚度及枕縫寬度對(duì)黏結(jié)面應(yīng)力的影響。道床板寬2．8m，厚260mm，長(zhǎng)度根據(jù)不同工2計(jì)算參數(shù)況可變。本文考慮到軌枕、支承層、道床板混凝土配合比相為了具有可比性，在分析不同尺寸軌枕對(duì)新老混差不大，采用同一個(gè)配合比對(duì)其熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行估算，凝土黏結(jié)面的影響時(shí)，改變某一尺寸，其余軌枕尺寸均具體配合比及各組成成分熱力學(xué)性能見表1。道床板相同。每一種分析工況下的研究對(duì)象相同，都為混凝混凝土澆注后養(yǎng)護(hù)過程中彈性模量隨齡期變化，養(yǎng)護(hù)土澆注后第28d時(shí)新老混凝土內(nèi)

7、側(cè)縱向黏結(jié)表面，測(cè)溫度取22cI=，彈性模量隨齡期變化曲線見圖2。點(diǎn)設(shè)置見圖3。圖3(b)為新老混凝土內(nèi)側(cè)枕角位置表1混凝土配合比及材料熱學(xué)性能的殘余剪應(yīng)力點(diǎn)，圖3(e)為道床板中間位置橫向黏結(jié)表面，其余斷面和位置點(diǎn)作為參考分析點(diǎn)在本文不作介紹。(a)道床板平面22I。?！痶。。。。。。。?！！疛’。。I．。。?！??！?。’?！?。?！?。。?！狫—l×(b)B—B斷面捌輜圖3縱向長(zhǎng)枕道床板示意被苫、R卅22●4O6由圖4可知，軌枕長(zhǎng)度的改變對(duì)枕角剪應(yīng)力的發(fā)展影響不大，這幾種軌枕長(zhǎng)度工況下，大小約為

8、0．24MPa。B-B黏結(jié)面上在枕縫處拉應(yīng)力突然降低，在黏圖2混凝土早期彈性模量發(fā)展結(jié)面處拉應(yīng)力變化平緩，軌枕越長(zhǎng)，拉應(yīng)力平滑線越長(zhǎng)，但當(dāng)軌枕長(zhǎng)度>1．8112時(shí)，此黏結(jié)面上的拉應(yīng)力影3計(jì)算結(jié)果及分析響變得不明顯。軌枕長(zhǎng)度對(duì)c．c黏結(jié)面應(yīng)力影響不明顯。本文以縱向長(zhǎng)枕整體道床無砟軌道為例，研究軌詞：馥喧略接．叵蕓01234567時(shí)間，d道床板長(zhǎng)／m距板中線距離／m(a)G點(diǎn)殘余剪應(yīng)力(b)B—B黏結(jié)面主拉應(yīng)力(c)c—c黏結(jié)面主拉應(yīng)力圖4軌枕長(zhǎng)度對(duì)黏結(jié)面應(yīng)力狀態(tài)的影響分