用广义变分原理分析38号无缝道岔的研究

将轨枕视为弹性地基上的有限长梁,用基于弹性理论的郭氏法对轨枕进行受力分析,建立了扣件阻力和轨枕变形曲线的关系;通过假设钢轨纵向位移函数,计算了无缝道岔结构各部分的能量;利用广义变分原理建立了结构的非线性平衡方程组,用最速下降法求解该方程组,得出38号无缝道岔钢轨纵向力及位移等的分布规律.     

铁路无缝道岔计算方法的研究

研究无缝道岔各部件的受力与变形规律,将轨枕视为弹性地基上的有限长梁,用基于弹性理论的戈尔布诺夫 波沙多夫方法对轨枕进行受力分析,建立了扣件阻力和轨枕变形曲线的函数关系;在继承现有试验成果的基础上,通过假设钢轨纵向力函数,计算了无缝道岔结构各部分的能量;再利用广义变分原理建立了结构的非线性平衡方程组;最后用最速下降法求解该方程组;编制了实用的计算程序。以秦沈客运专线38号无缝道岔为例,计算轨温变化时,其钢轨纵向力及位移等的分布规律。     

高速铁路无缝道岔结构体系分析广义变分原理

无缝道岔是跨区间无缝线路的关键技术之一，世界上许多国家都非常重视无缝道岔设计理论的研究，并进行了大量的试验和理论研究，提出了不同的无缝道岔计算理论和方法，但到目前为止,还没有一种理论和方法得到公认。本文在继承现有试验成果的基础上，运用能量变分原理，提出了“铁路无缝道岔结构体系分析广义变分法”，将轨枕视为连续弹性基础上的有限长梁，对轨枕进行了受力分析，建立了钢轨轴向力和轨枕变形曲线的关系，在假设钢轨纵向位移函数的基础上，计算了无缝道岔结构体系各部分的能量，通过广州变分法建立了结构体系的平衡方程，最后用Monte Carlo法求解非线性方程，得出无缝道岔附加纵向力导轨位移等计算值。     

无缝道岔群对钢轨位移和纵向力的影响研究

基于有限单元法，建立多组无缝道岔相联结时钢轨位移和纵向力的计算分析模型，编制了计算软件，并以可动心轨提速道岔为例，分析了两组道岔的不同联结形式对钢轨位移和纵向力的影响。     

无缝线路稳定性分析有限元模型

利用有限元法建立包含钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型。研究在温度力作用下无缝线路的臌曲失稳问题。推导相应的数值计算公式并编制了计算程序。轨道框架模型由4种单元组成：用考虑钢轨非线性变形的平面梁单元代表钢轨；无几何尺寸的两结点弹簧单元模拟钢轨扣件；弹性基础上的普通平面梁单元表示轨枕；弹簧单元模拟道床的横向、纵向阻力，并考虑了道床阻力的非线性特性。运用该模型，分析道床横向阻力、轨枕失效、曲线半径和线路初始弯曲对无缝线路稳定性的影响，得到不同工况下钢轨横向位移-温度曲线、钢轨内应力分布及钢轨和轨枕的横向变形分布曲线。     

无缝道岔组合作用效应的研究

根据跨区间无缝路线无缝道岔的三种常见的组合情况，建立了无缝道岔组合作用体系的计算模型，采用无缝道岔结构体系分析广义变分原理，建立无缝道岔组合作用体系的平衡方程，计算和分析了无缝道岔组合作用体系的钢轨附加纵向力及位移，研究结果对无缝道岔组合作用体系的设计，养护维修有一定指导意义。     

无缝道岔风轨纵向力与位移的研究

无缝道岔是发展超长无缝线路的关键技术，而道岔区导轨、基本轨纵向力分布和位移的计算则是无缝道岔设计的先决条件。本文提出固定辙叉单开道岔和可动心轨单开道岔钢轨纵向力及位移计算的力学模型，编制了实用计算程度，并对６０ｋｇ／ｍ轨１２号单开道岔进行分析，给出了钢轨纵向力及位移的变化规律。     

长大坡道铺设无缝道岔可行性分析

基于有限单元法建立无缝道岔非线性阻力计算模型,分析不同工况条件下的钢轨纵向力及位移。计算结果表明:坡度对无缝道岔的受力及变形是不利的;随着阻力减小区段距道岔距离增加,钢轨纵向力、最大位移增加,尖轨相对基本轨的位移减小。道床捣固不密实引起的道床纵向阻力减小,会显著增大道岔各部分受力和变形。建议:(1)在大坡道地段,宜采用全长淬火钢轨或高强度钢轨;(2)在进站道岔前列车频繁制动地段、无缝道岔尖端、辙跟、叉心处宜布置观测桩,随时观测无缝道岔的爬行情况;(3)加强无缝道岔防爬锁定;(4)加大上坡方向道床的堆积厚度,并加强捣固。     

无缝道岔受力与变形的影响因素分析

基于有限单元法,建立了无缝道岔纵向力与位移的计算模型,根据纵向力、线路阻力、钢轨及岔枕位移的相互关系建立平衡方程组,并采用牛顿迭代法求解。分析了轨温变化幅度、道岔号码、辙叉型式、辙跟型式、道岔群的联结方式、焊接型式、扣件阻力、道床阻力、限位器阻力、间隔铁阻力、线路爬行、铺设锁定轨温差、岔枕抗弯刚度等因素对无缝道岔受力及变形的影响。轨温变化幅度越大、线路爬行量越大、与相邻线路及道岔的铺设轨温差越大,对无缝道岔各部件的受力及变形越不利。而其它因素对无缝道岔位移及纵向力分布各有不同程度的影响,应综合分析,优化设计,才能确保无缝道岔各部件的受力及变形均在容许限度内。     

桥上无缝线路附加力计算模型研究

有碴桥上无缝线路采用小阻力扣件，在梁轨相对约束的条件下，钢轨、轨枕及梁跨结构三者之间将产生较明显的相对位移，以往的计算模型没有考虑轨枕和钢轨相对位移的影响，与有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路工况存在较大偏差．为此，建立了一种能综合考虑钢轨、轨枕、梁体三者相互作用的有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路附加力计算力学模型，给出了算例，对不同扣件纵向阻力工况下计算结果进行了对比．结果表明：扣件阻力明显影响钢轨及墩台附加力的变化，扣件阻力较小时，作用在墩台上及钢轨上的附加力变化较快，扣件阻力较大时，变化较慢；墩台刚度不同，则作用在墩台上及钢轨上各种附加力随扣件阻力的变化规律也有很大差别．     

固定式道岔钢轨纵向力及位移量分析

根据固定式无缝道岔导轨、基本轨的相互作用关系，建立道岔区钢轨纵向力和位移量的计算模型，并在京广线超长无缝线路试验段内测定固定式道岔的纵向力。理论分析及寮测结果基本吻合。在此基础上提出保证道岔安全运营的建议措施。     

高速铁路温度场作用下桥上无缝道岔与桥梁相互作用研究

采用通用有限元软件MIDAS/CIVIL建立郑西客运专线渭南北站桥上单开和渡线无缝道岔—桥梁有限元模型,研究温度场作用下无缝道岔与桥梁的相互作用。结果表明:在温度荷载作用下,单开道岔和渡线道岔区钢轨的纵向位移远大于横向位移,最大横向位移约为1~2mm,最大纵向位移约为20~30mm,但均小于钢轨位移允许限值40mm;单开道岔和渡线无缝道岔区钢轨的最大温度纵向力分别为1 303和1 340kN,均发生在连续梁梁缝附近约20m范围内,因此应加强该区域钢轨的监测和养护,防止出现夏季胀轨、冬季断轨的现象,且建议在梁缝处适当减小扣件阻力;单开道岔和渡线道岔区梁体的横向位移非常接近且均较小,最大值分别为2.7和2.8mm,但梁体的纵向位移差异较大,最大值分别为5.3和26.8mm,且均发生在梁端部;无缝道岔区钢轨的温度变形对桥梁的纵向和横向位移影响均很小,梁体均匀温升是引起梁体变形的主要原因,因此桥梁的养护维修可不必过于关注道岔区温度力的影响。     

用有限元法分析无缝道岔的受力与变形

为建立能客观反映无缝道岔实际受力情况的计算分析模型,在吸收国内研究成果的基础上,基于有限单元法,建立了无缝道岔钢轨纵向力及位移计算力学模型,并对我国12号固定型辙叉无缝道岔、大秦线12号可动心轨辙叉无缝道岔及秦沈客运专线38号无缝道岔进行计算,计算结果分别与无缝道岔两轨相互作用理论计算值和现场测试数据基本吻合。以两组合无缝道岔为例,据此模型对不同组合型式无缝道岔的组合效应进行初步研究。     

道岔侧线对无缝道岔的影响

道岔与无缝路线焊接的，随着轨温的变化，长钢轨纵向温度力将直接作用于道岔的辙叉和转辙部分。在无缝道岔的设计施工时，由于站内线路条件的限制，道岔侧线长钢轨的长度较短，在和钢轨温度力的作用下，道岔两尖轨的伸缩位移差较大，影响道岔的正常使用。为此，根据道岔区基本轨、导轨间的相互作用关系，分析计算了侧股为普通线路时，无缝道岔区钢轨纵向力及移量的分布，并根据分析结果提出了改进措施，以保证道岔的正常使用。     

大号码无缝道岔温度力与变形的有限元计算

分析无缝道岔温度力传递机理,确定无缝道岔各部分在有限元模型中的合理模拟方式,并建立模型。应用模型,选取切合实际的计算参数对秦沈客运专线18号和38号无缝道岔进行温度力和变形计算。结果表明:无缝道岔的附加温度力与变形随轨温变化幅度的增大而增加;在同样的轨温变化幅度条件下,大号码无缝道岔的温度力与变形比小号码无缝道岔大,限位器承受的剪力也较大;半焊无缝道岔钢轨温度力及变形与全焊无缝道岔有较大差别,在数值上较全焊无缝道岔小,但其辙叉位置钢轨和轨枕的位移较为复杂。     

直逆向过岔时列车-道岔-连续刚构桥系统空间振动分析

针对桥上无缝道岔,运用有限单元法,建立钢轨-岔枕-桥梁系统空间振动分析模型。运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则,建立了列车-道岔-桥梁系统空间振动方程组。以温福客运专线田螺大桥为例,拟定桥上铺设了由2组38号道岔组成的单渡线,计算“中华之星”电动车组,按一动四拖的编组方式,以200 km/h的速度直逆向通过时,列车-道岔-桥梁系统空间振动响应,并与列车通过路基无缝道岔和桥上无缝线路的动力响应进行对比。计算结果表明,桥梁导致钢轨和岔枕的位移增幅较大,列车动力响应有所增加,对道岔振动加速度和轮轨力影响不显著;道岔导致桥梁振动加速度小幅增加,而列车动力响应显著增大。     

地震作用对有砟轨道桥上无缝道岔纵向受力与变形影响分析

桥上无缝道岔是在高速铁路、艰险山区铁路上铺设跨区间无缝线路不可避免的技术难题,同时跨越震区时,道岔结构自身处于双层薄弱环节之中。根据地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔梁轨相互作用原理,建立地震作用下岔-桥-墩动力非线性有限元模型,分析地震波频谱特性、地震动加速度峰值、岔区阻力、梁体温差等因素下的有砟轨道桥上无缝道岔地震作用响应规律。研究结果表明:无缝道岔约束作用较大提高了桥梁结构的低阶自振频率,而且改变了其振动形态;地震波频谱特性和加速度峰值大小对桥上无缝道岔响应影响显著,地震荷载波频越靠近结构主频,加速度峰值越大,桥上无缝道岔受力和变形越大;在钢轨温变较高,又同时考虑地震荷载效应时,钢轨强度和线路稳定性均得不到保障,建议对跨越震区的桥上无缝道岔设计时检算地震荷载与钢轨、梁体温变共同作用时的钢轨纵向力以及道岔联结件受力、关键位置相对位移等。     

无缝线路纵向温度力作用下的动力特性分析

通过建立无缝线路有限元动力计算模型,运用数值分析方法深入分析了无缝线路钢轨的自振频率与温度变化引起的纵向应力之间的关系,为无缝线路钢轨纵向温度力的测试提供一种可行的思路和方法.模型不仅包括钢轨模型、轨下弹性垫板及扣件模型、轨枕模型,还考虑了道床模型及路基模型,并分析了钢轨磨耗以及轨下基础刚度等因素对钢轨竖向振动特性与纵...     

坡度对长大坡道桥上无缝道岔的影响分析

为探讨制动工况下,坡度对长大坡道桥上无缝道岔受力与变形的影响,以国内某一坡度为17.2‰新建铁路线上的桥上无缝道岔为例建立力学分析模型,运用"等效轮轨黏着系数",建立了有砟轨道"岔-桥-墩"相互作用的一体化模型,分析不同坡度下列车制动时,钢轨纵向力、钢轨位移、墩台纵向力、心轨和尖轨位移以及间隔铁纵向力的变化。分析结果表明:坡度的增大对桥上无缝道岔的受力与变形都是不利的;侧股间隔铁的纵向力比直股间隔铁小,但是其受坡度的影响却较大;长大坡道上容易产生爬行现象,应加强无缝道岔防爬锁定,并加密防爬观测次数。     

钢轨伸缩调节器对桥上无缝道岔的影响

采用有限元软件ANSYS,建立连续梁桥上有砟轨道无缝道岔的线-桥-墩一体化有限元模型,分析在不同工况下,设置钢轨伸缩调节器的无缝道岔受力和变形的分布规律。通过对不同工况下的基本轨纵向力、基本轨伸缩位移的计算结果进行对比分析,得出距岔前钢轨伸缩调节器60 m以上,基本上消除其对道岔纵向稳定性的影响;距岔后钢轨伸缩调节器45 m以上,其对道岔纵向稳定性的影响可控制在3 mm内;岔后设置钢轨伸缩调节器优于岔前设置等结论。