针对青藏铁路多年冻土区路基沉降病害条件下的无缝线路长钢轨变形规律展开研究,在钢轨发生竖向位移条件下,建立三维长钢轨非线性有限元计算模型,分析路基沉降病害条件下长钢轨节点位移分布及发展规律。研究结果表明:钢轨竖向位移与路基下沉量在道床阻力发挥效用范围内呈近似线性关系,当路基上拱与下沉交替时,钢轨位移显著增加。

青藏铁路多年冻土区气候、地质条件和轨道结构的特殊性对无缝线路的稳定性和养护维修十分不利。鉴于此,研发了高原多年冻土区无缝线路状态指标监测系统。该系统的终端集成了高精度、高可靠性位移和温度传感器,在整体设计、设备选型和仪器连接等方面,综合考虑了使用工况复杂、自然条件恶劣情况下安全可靠运行的要求。该系统实现了温度和位移同步采集以及长钢轨位移、梁端位移、气温、轨温、梁温等指标的实时持续监测和监测数据的自动存储,为研究无缝线路状态指标的取值和变化规律提供了技术支撑。

开展多年冻土区无缝线路设计研究,为无缝线路铺设提供设计和理论依据;基于青藏铁路多年冻土区试验获得的气温、轨温变化规律,提出适合于多年冻土地区的无缝线路铺轨季节和最佳时间;基于多年冻土区无缝线路养护维修作业轨温条件的理论研究,提出需从严控制作业轨温条件的技术要求,建议多年冻土区无缝线路维修作业轨温应在实际锁定轨温加15℃减20℃范围内进行。

在青藏铁路多年冻土区铺设无缝线路,对于减少养护维修工作量,提高旅客舒适性具有重要意义。桥上无缝线路是稳定性设计中的关键问题之一。文章对多年冻土地区无缝线路的强度和稳定性等进行检算和评估。认为在青藏铁路多年冻土区可以铺设温度应力式无缝线路。

通过对青藏铁路长期监测系统及铁路多年冻土区其他路基变形监测资料的分析,得到了运营以来青藏铁路多年冻土区路基变形特征。通过对路基—轨道结构变形的监测数据分析研究,得到了路基变形条件下的路基—轨道变形相关关系,并结合路基—轨道运营养护维修标准,提出了以路基变形量大小为指标的青藏铁路多年冻土区无缝线路铺设可行性评价方法,将青藏铁路多年冻土区路基按年沉降量大小划分为适宜、基本适宜和不宜辅设无缝线路路段。

根据青藏铁路非多年冻土地区无缝线路试验段的研究成果和运营情况,对多年冻土地区钢轨焊接条件、年最大气温轨温差、最高轨温与最高气温的关系、道床密实度、道床阻力、扣件纵向阻力、梁体日温差等参数进行了系统论证评价。以五道梁、沱沱河、安多等地区为例,确定了锁定轨温,检算了钢轨强度、稳定性及最大断缝。初步认为在青藏铁路多年冻土地区可以考虑铺设无缝线路试验段,但应对无缝线路设计参数、施工方法、安全运营观测等关键技术开展系统研究,为青藏铁路全线铺设无缝线路提供更加科学的依据。