[发明专利]基于应力疏导的无砟轨道裂纹控制方法

说明书

本发明提供了一种基于应力疏导的无砟轨道裂纹控制方法。基于应力疏导的无砟轨道裂纹控制方法包括：确定道床变形情况，选取道床板应力疏导区；测量应力疏导区的钢轨和道床板的下部结构的变形数据；建立轨道系统应力仿真分析模型，将变形数据导入轨道系统应力仿真分析模型，并计算确定应力控制断面；根据应力控制断面，确定应力疏导方案；在道床板表面设置应力释放沟槽，引导裂纹扩展方向。本申请解决了现有技术中双块式无砟轨道结构存在线下基础变形后道床板随机裂纹发展导致耐久性不足的问题。

技术领域

本发明涉及轨道交通工程技术领域，具体而言，涉及一种基于应力疏导的无砟轨道裂纹控制方法。

背景技术

我国大多高速铁路或城市轨道交通主要采用无砟轨道，当无砟轨道铺设于基础稳定性较为薄弱区域时，如差异沉降、膨胀土、路基冻胀等，基础变形将直接影响轨道平顺性以及无砟轨道受力。较为剧烈的基础变形可导致层间离缝和无砟道床开裂，影响无砟轨道系统的服役性能以及高速列车行车舒适性和安全性。当线下基础变形不大时，一般可通过扣件调整恢复线路平顺性，但当线下基础变形较大时通过扣件系统难以进行维修和调整，采用切割下部基础、拆除无砟轨道重建等对策。

在高速铁路隧道和路基区段，目前通常采用双块式无砟轨道结构，其道床形式为纵连式结构。当隧底结构发生上拱变形后，隧底变形直接传递至轨道结构，无砟道床板上表面将形成较大的拉应力，可能导致道床开裂。运营经验表明，目前隧道和路基区段内双块式无砟轨道结构的主要病害之一就是道床板表面裂纹。此外，由于道床板裂纹具有不规律性，部分裂纹向双块式轨枕发展，导致承轨台开裂，严重影响无砟轨道结构服役性能。

既有的工程措施中，主要关注对轨道结构几何形位进行调整，但无法有效保证道床结构的耐久性。也就是说，现有技术中双块式无砟轨道结构存在线下基础变形后道床板随机裂纹发展导致耐久性不足的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于应力疏导的无砟轨道裂纹控制方法，以解决现有技术中双块式无砟轨道结构存在线下基础变形后道床板随机裂纹发展导致耐久性不足的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于应力疏导的无砟轨道裂纹控制方法，包括：确定道床变形情况，选取道床板应力疏导区；测量应力疏导区内的钢轨和道床板的下部结构的变形数据；建立轨道系统应力仿真分析模型，将变形数据导入轨道系统应力仿真分析模型，并计算确定应力控制断面；根据应力控制断面，确定应力疏导方案；在道床板表面设置应力释放沟槽，引导裂纹扩展方向。

进一步地，在确定道床变形情况时，根据动检车数据确定道床变形范围。

进一步地，在确定道床变形范围后，确定道床变形范围内的轨道结构状态、道床的基础结构是否存在裂纹、轨道结构层间离缝数据，以得出应力疏导区域。

进一步地，在测量应力疏导区内的钢轨和道床板的下部结构变形数据时，采用轨检小车测量应力疏导区域的钢轨的绝对或相对高程，绘制钢轨的连续变形曲线，并在道床板的下部结构布置测点，测定应力疏导区域内的道床板的下部结构变形曲线。

进一步地，在建立轨道系统应力仿真分析模型，将变形曲线导入轨道系统应力仿真分析模型，并计算确定应力控制断面时，轨道系统应力仿真分析模型至少包括钢轨、扣件、轨枕、道床、道床板的下部结构，并将测定应力疏导区域内道床板的下部结构变形曲线作为边界条件导入模型中，分析道床板受力变形特征，根据最大应力区域确定应力控制断面。

进一步地，在确定应力疏导方案时，应力疏导方案包括应力释放沟槽设置位置、相邻的应力释放沟槽的间隔、应力释放沟槽的几何形状、应力释放沟槽的深度。

进一步地，相邻的应力释放沟槽的间隔大于1个扣件间距。

进一步地，应力释放沟槽的深度大于等于5mm且小于等于15mm；和/或应力释放沟槽的的宽度小于等于10mm。

进一步地，应力释放沟槽呈V字形。