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。     

初始不平顺与初始弯曲的叠加方式对无缝线路稳定性影响

针对无缝线路稳定性方面的分析,研究线路初始不平顺与初始弹塑性弯曲之间的叠加方式具有重要意义。根据无缝线路稳定性有限元分析理论建立钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型,对于桥上无缝线路由于梁端相对伸缩产生的线路不平顺,分析线路不平顺幅值位置以及各弦测法对应矢度最大值位置与初始弹塑性弯曲的叠加线型对无缝线路稳定性的影响。分析表明:梁端横向伸缩引起的钢轨变形会降低无缝线路的稳定性。建议对于存在初始不平顺的线路,首先采用4 m弦长对线路初始不平顺进行测量,得到最大的矢度对应的位置,然后与钢轨初始弹塑性弯曲最大处相对应进行叠加,最后进行求解,以此作为计算无缝线路稳定性最不利的工况。     

无缝线路稳定性有限元分析

建立无缝线路横向胀曲的有限元模型,推导相应的数值计算公式,并编制计算程序。运用该模型,分析道床横向阻力、轨枕失效、扣件横向弹性系数、曲线半径、线路初始弯曲对无缝线路稳定性的影响,并提出提高轨道结构稳定性的具体措施。     

无缝线路横向鼓曲失稳分析

运用有限单元法和无缝线路横向鼓曲稳定性理论,建立无缝线路横向稳定性计算模型,分析钢轨初始弯曲矢度、波长、导曲线半径及道床横向阻力对无缝线路稳定性的影响,提出提高无缝线路横向稳定性的具体措施。     

护轨对桥上无缝线路稳定性的影响

运用ANSYS软件,建立铺设护轨的桥上无缝线路有限元模型,研究护轨中集聚不同温度力对桥上无缝线路稳定性的影响。结果表明:对于采用50kg·m-1钢轨铺设护轨半径大于1 200m和采用60kg·m-1钢轨铺设护轨半径大于800m的曲线线路,当护轨中集聚小于20℃的温度力时,铺设护轨可提高桥上无缝线路的稳定性,而对于采用50kg·m-1钢轨铺设护轨半径小于1 200m和采用60kg·m-1钢轨铺设护轨半径小于800m的曲线线路,当护轨中集聚大于20℃的温度力时,铺设护轨则会不同程度地降低桥上曲线无缝线路的稳定性,且半径越小,线路稳定性的降低越明显;对于桥上直线无缝线路,采用50或60kg·m-1钢轨铺设护轨后,当护轨中集聚小于30℃的温度力时,桥上无缝线路稳定性均可得到提高,且护轨温度力越小其稳定性提高程度越高。通过减小护轨中的温度力,可减少伸缩调节器的使用,提高桥上无缝线路铺设的温度跨度。     

大型养路机械维修无缝线路稳定性的研究

大型养路机械维修无缝线路会使轨道的稳定性下降,本文应用有限元法,将轨道视为具有一定横向刚度的有限长梁,并具有一定的初始弯曲,钢轨和轨枕的连接为一系列弹簧,轨枕在道床上的阻力是随位移变化的非线性函数,采用荷载增量法迭代求解无缝线路的稳定性.并根据现场的实测道床阻力来对作业后的轨道稳定性进行监控和预测.     

无砟轨道钢轨碎弯成因分析

对无砟轨道无缝线路钢轨碎弯成因进行了分析,认为钢轨纵向温度力、线路横向阻力和钢轨初始弯曲是影响轨条臌曲的主要因素.应用有限单元法建立了包括道床、扣件的钢轨碎弯分析模型,讨论了初始曲线线型及参数、升温幅度、轨道类型和线路阻力等对轨条碎弯幅值的影响.计算表明碎弯是无砟轨道无缝线路胀轨的表现,应严格控制初始弯曲和保证扣件横向阻力稳定,防止形成严重的轨条碎弯,影响行车安全.     

温度力作用下单元板式无砟轨道钢轨横向变形研究

为了研究无砟轨道钢轨横向稳定性,以曲线上单元板式无砟轨道无缝线路为对象,建立包括钢轨、扣件、轨道板和限位部件的无砟轨道钢轨横向变形计算模型,结合不同轨道板长度分析钢轨在温度力作用下的横向变形特性,讨论不同、限位部件弹性和初始弯曲半波长对钢轨横向变形幅值和扣件横向抗力的影响。计算表明,巨大温度力可导致钢轨沿线路纵向产生以轨道板为波长的周期横向不平顺,在小半径曲线地段,应采用刚度较大且塑性变形小的弹性限位垫层材料,重视半波长过小的初始弯曲的治理,并加强对钢轨横向位移和板端扣件使用状态的监测。     

半径250m曲线无缝线路稳定性分析及加强措施

本文通过分析不同工况对半径250 m曲线无缝线路临界轨温的影响,合理确定半径250m曲线作业轨温范围及稳定性影响因素。结合现场养护维修过程中遇到的问题和设备整修方法,从钢轨选用及修理、轨枕选用、道床修理等方面提出半径250 m曲线稳定性控制措施。     

站区到发线无缝线路稳定性现场测试与计算分析

以在武汉纸坊站和武昌南站进行道床横向阻力现场测试获取的标准道床横向阻力不同的测点实测数据作为初始参数,利用有限元软件建立无缝线路稳定性有限元模型并进行计算,分析站区无缝线路的稳定性。研究结果表明:轨枕端头道砟缺失区段标准道床横向阻力偏小,且容许温升小于规范要求,应及时维修;利用移动加载车进行定点静态加载试验,推导出轨枕横向位移与车测钢轨横向位移的线性关系;通过移动加载试验,提出移动加载时轨枕横向位移不应大于0.60 mm的限值;通过理论计算得出移动加载时的轨枕横向位移曲线,现场发现轨枕横向位移超过0.60 mm的区段道床明显破坏,应及时补充道砟并捣固以确保无缝线路的稳定性。     

朔黄铁路小半径曲线无缝线路稳定性及安全储备量研究

随轴重的增加,重载列车作用于轨道的荷载明显增加,在温度力和列车动载荷作用下,小半径曲线无缝线路产生"弹动"失稳。结合30t轴重条件下朔黄铁路无缝线路的稳定性问题,采用不等波长无缝线路稳定性计算方法,研究朔黄铁路小半径曲线无缝线路的稳定性以及不同强化措施下无缝线路的安全储备量。结果表明:在大轴重货车运行条件下,半径为400m的曲线无缝线路的最大温升已超过允许温升,其稳定性已无法满足要求;半径为450和500m的曲线无缝线路实际的安全储备量也明显降低;采用轨枕加密、更换重载轨枕和扣件的强化措施,可明显提高小半径曲线无缝线路稳定性;对于半径为400m的曲线无缝线路采用更换重载轨枕的强化措施后,在考虑制动温升为10℃条件下,其安全系数提高至1.43,即其稳定性得到明显增强。     

无缝线路稳定性及有效保证措施研究

研究目的:无缝线路在长轨条范围消除了轨缝,在轨温改变时钢轨的伸缩受到限制,当轨温升高时,钢轨内将产生巨大的温度压力,温度压力超过一定限值时,钢轨可能会臌曲变形,使轨道丧失稳定。有些特殊地段,如桥梁、无缝道岔区,由于结构特点,还会在钢轨内产生多余的附加力,在半径较小的曲线地段,无缝线路抗失稳能力降低,对无缝线路稳定性提出了更高的要求。研究结论:在特殊地段,如桥梁、无缝道岔区及小半径曲线地段,传统的提高无缝线路稳定性措施有一定的局限性,通过采用外侧支挡或内侧加拉杆、使用整体道床、使用小阻力扣件、使用伸缩调节器、设置道床插板等措施,可以有效地解决特殊地段无缝线路的稳定性。     

曲线段有砟道床横向阻力分布及其影响研究

研究目的:为确定曲线段道床横向阻力分布及其对无缝线路稳定性的影响,对某曲线半径为800 m的曲线线路开展道床横向阻力现场原位测试,测试直线、缓和曲线及圆曲线段的道床横向阻力。基于测试结果,建立直线-缓和曲线-圆曲线一体化无缝线路稳定性计算模型,分析缓和曲线段道床横向阻力分布对无缝线路稳定性的影响,从而为无缝线路设计提供指导。研究结论:(1)道床横向阻力测试中应避免反向顶推轨枕,以确保前后测试数据的一致性和重复性;(2)曲线段道床横向阻力存在显著差异,圆曲线中点、直线测点的道床横向阻力分别是缓和曲线中点阻力值的1.21倍、1.37倍;(3)缓和曲线段无缝线路的最小临界温升小于圆曲线段,并受缓和曲线段道床横向阻力分布的影响;(4)为避免缓和曲线段无缝线路先于圆曲线段线路发生失稳,确定了道床横向阻力不同分布下曲线半径300～1 000 m对应缓和曲线中点道床横向阻力最小值;(5)本研究成果可为无缝线路稳定性分析提供指导。     

无缝线路稳定的铁摩辛柯能量法分析

利用铁摩辛柯能量法推导无缝线路稳定性计算公式。将轨道视为一根具有一定横向刚度铺设在连续弹性介质(道床)的有限长梁。在临界温度压力作用下,具有初始不平顺的钢轨产生微小的横向变形,且处于微弯平衡状态。根据钢轨应变能增量与外力功的改变相等,直接运用铁摩辛柯能量法,推导出临界温度压力计算公式,编写相应的计算程序,计算具体算例,获得与统一公式计算接近的结果。将曲线半径、道床横向阻力、弹性弯曲矢度、塑性弯曲矢度等参数取不同值代入计算程序,得出各种参数变化对无缝线路稳定性的影响。并据此提出线路养护工作中保证稳定的重要原则。     

有轨电车特小半径曲线受力和变形特性

根据有轨电车轨道结构特点,采用有限元软件建立钢轨-道床三维空间耦合力学模型,研究曲线半径、曲线长度对无缝线路受力和变形特性的影响。研究结果表明:由于无缝线路和下部基础均为连续结构,在最大温度荷载作用下,曲线段支承层带动无缝线路向外臌曲变形,且在相同圆心角条件下,曲线半径越大,支承层变形量越大,无缝线路受到直线段挤压越显著,从而形成折角;反之,半径较小对无缝线路受力和变形更有利,但此时会限制有轨电车允许通过速度,延长通过时间,影响交通,应综合考虑。常用荷载作用时,钢轨受力和变形仅随圆心角的增加而逐步减小,与轨温、作用点、半径无关,建议选用较大圆心角,以降低横向力对无缝线路受力和变形的影响。     

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...     

两根钢轨之间的奥秘

轨道的基本结构 铁路的轨道结构基本由四大部分组成:即钢轨、轨枕、扣件和道床.轨枕横躺在道床(一般是由碎石组成的有砟道床)上,钢轨"睡"在轨枕上,扣件则把钢轨与轨枕"绑定".为了固定两根钢轨之间的距离,在线路的曲线段还安装有轨距杆.     

大型养路机构维修无缝线路稳定性的研究

大型养路机械维修无缝线路会使轨道的稳定性下降，本文应用有限元法，将轨道视为具有一定横向刚度的有限长梁，并具有一定的初台弯曲，钢轨和轨枕的连接为一系列弹簧，轨枕在道床上的阻力是随位移变化的非线必函数，采用荷载增量法迭代求解无线路的稳定性。并根据现场的实测道床阻力来对作业后的轨道稳定性进行监控和预测。     

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.     

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．