新型纖維金屬?gòu)?fù)合筋增強(qiáng)CRTSⅡ型軌道板的疲勞性能研究.pdf

1、高速鐵路無(wú)砟軌道和傳統(tǒng)有砟軌道相比，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，維修工作量小和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)外高速鐵路中得到廣泛應(yīng)用。對(duì)無(wú)砟軌道開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新研究，有利于形成一套完整的無(wú)砟軌道自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)體系。
　　 目前在京滬高速鐵路諧振式軌道電路的傳輸性能控制上，采用的絕緣處理方法會(huì)導(dǎo)致鋼筋與混凝土的粘結(jié)力變低和鋼筋網(wǎng)片的絕緣性能變差等問(wèn)題，纖維金屬?gòu)?fù)合筋為解決這一問(wèn)題提供了有效地途徑。
　　 纖維金屬?gòu)?fù)合筋是一種高強(qiáng)度材料，具

2、有耐高溫性、耐腐蝕性和絕緣性?xún)?yōu)良的特點(diǎn)，因熱膨脹系數(shù)與混凝土相近，已被逐漸應(yīng)用到混凝土領(lǐng)域，把纖維金屬?gòu)?fù)合筋應(yīng)用在無(wú)砟軌道板中可以較為有效的解決絕緣和結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題，具有較廣闊的應(yīng)用前景。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)纖維金屬?gòu)?fù)合筋無(wú)砟軌道板軌下板開(kāi)展了以下研究工作:材性試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析。
　　 (1)開(kāi)展了纖維金屬?gòu)?fù)合筋材料(玻璃纖維金屬?gòu)?fù)合筋簡(jiǎn)稱(chēng)GFST和玄武巖纖維金屬?gòu)?fù)合筋簡(jiǎn)稱(chēng)BFST)和HRB500鋼

3、筋的力學(xué)性能試驗(yàn)研究，得到了材料的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、彈性模量、延伸率以及全過(guò)程荷載—變形曲線(xiàn)和應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)等，研究了筋材與混凝土之間的粘結(jié)性能，討論了粘結(jié)滑移機(jī)理，并對(duì)纖維金屬?gòu)?fù)合筋的疲勞性能進(jìn)行了理論研究。
　　 (2)本文根據(jù)規(guī)范對(duì)纖維金屬?gòu)?fù)合筋無(wú)砟軌道板軌下板進(jìn)行了開(kāi)裂和承載能力的計(jì)算，得到了BFST配筋和GFST配筋下軌下板開(kāi)裂彎矩和極限承載能力的理論計(jì)算值。還用大型有限元軟件ANSYS建立了軌下板的三維有限元計(jì)算模

4、型，分析了三種筋材軌道板在不同設(shè)計(jì)荷載情況下的應(yīng)力應(yīng)變、撓度變形以及極限承載力，并與理論計(jì)算值比較，兩者吻合較好。
　　 (3)制作了BFST筋、GFST筋和HRB500級(jí)鋼筋軌下板試件共5個(gè)，分別進(jìn)行等幅疲勞性能試驗(yàn)研究，探討了軌下板在等幅疲勞荷載作用下受力機(jī)理與破壞形態(tài)、平截面假定、受壓區(qū)混凝土積累殘余應(yīng)變發(fā)展規(guī)律、受拉筋材應(yīng)變發(fā)展規(guī)律以及S-N曲線(xiàn)，同時(shí)還討論了撓度的發(fā)展規(guī)律及裂縫寬度發(fā)展規(guī)律，最后分析計(jì)算方法，推出疲勞損