考虑加劲肋的悬挂式单轨轨道梁挠度研究

为研究悬挂式单轨轨道梁的加劲肋对其整体挠度的影响,建立了静活载作用下超静定变截面梁的力学模型,以模拟其变刚度条件下的弯曲变形,并推导出轨道梁任意截面的转角和弯曲挠度变形的一般方程。应用Matlab软件编程实现了梁最大挠度的计算机求解,并根据求解结果对悬挂式单轨轨道梁进行了初步的结构优化设计探讨。     

地震作用下悬挂式单轨结构动力特性研究

悬挂式单轨结构轨道梁为开口钢箱梁,具有结构刚度小、活载与恒载比值大、宽跨比小和结构阻尼比小等特点。文章利用MIDAS Civil分析悬挂式单轨结构不同跨度、墩高及形式(连续梁和简支梁)的振动特性和地震响应规律。研究结果表明,其结构主要振型以轨道梁横向弯曲变形、梁墩扭转和弯曲变形为主,墩高、跨度、结构形式以及行车对结构抗震性能影响较大;采用20m跨度、矮墩、简支形式的设计方案有利于结构体系的抗震性能;目前运营的悬挂式单轨结构能够满足城市轨道交通抗震设防要求。     

悬挂式单轨列车通过曲线段的动力性能

基于多体动力学理论和模态叠加法建立了悬挂式单轨交通系统车桥耦合动力学模型,分析了轨道梁布置方式、曲线半径和跨度对车桥动力响应的影响。分析结果表明:列车通过单线桥曲线段时,不同轨道梁布置方式对车桥动力响应影响显著,单线桥曲线段轨道梁布置在曲线内侧可同时降低车辆和桥梁结构的横向位移;轨道梁跨中横向位移随跨度和曲线半径增大而增大,导向轮径向力可抑制轨道梁因受车辆重力作用产生的横向变形;为减小车辆与桥梁结构的横向位移,悬挂式单轨交通系统小半径曲线段桥梁跨度宜为15 m。     

悬挂式单轨轨道梁制造工艺研究

以中车青岛四方机车车辆有限公司悬挂式单轨车辆试验线项目为依托,针对悬挂式单轨轨道梁"梁-轨"合一的结构特点,对兼做轮轨走行面的开口箱型轨道梁的加工制造工艺进行研究。介绍了悬挂式单轨轨道梁的结构形式;分析了单轨轨道梁制造过程中的难点,并对制造方案进行比选;系统阐述了悬挂式单轨轨道梁的制造工艺及精度控制方法。     

单压作用下四边简支加劲曲板的极限承载力

设置有加劲肋的曲线钢板（加劲曲板）已在钢箱梁中逐渐得到应用,但关于此种曲板极限承载力的研究尚不充分,且设计规范对此也并无相关规定。为此,采用数值分析方法,建立单压作用下四边简支U肋加劲曲板模型,计算并分析初始缺陷、曲率参数、长宽比、肋间距和母板厚度对加劲曲板极限承载力的影响。结果表明：单压作用下四边简支加劲曲板的极限承载力对几何缺陷类型不敏感,有无缺陷的承载力偏差不超过4%;肋间距较小时,极限承载力受曲率参数影响较小,而当肋间距较大时,极限承载力随曲率参数的增大先减后增,曲率参数较大的加劲曲板通常具有较高的极限承载力;加劲曲板极限承载力随母板厚度增加而增大,但受长宽比的影响不明显。     

悬挂式单轨旅游观光线路主要技术标准研究

目前,国内尚无成熟的悬挂式单轨交通设计体系。为探索和完善悬挂式单轨旅游观光线路技术标准,以湖北恩施青云崖度假区旅游观光线设计为例,结合国内多条悬挂式单轨试验线的设计、制造、安装、运行经验及乘坐体验,对悬挂式单轨旅游观光线路主要技术标准进行分析研究。根据列车最高运行速度、未被平衡的离心加速度、车体最大允许倾角确定线路平面曲线最小半径;根据未被平衡横向加速度的时变率计算缓和曲线长度;根据最高运行速度计算竖曲线半径;为了降低轨道梁设计、制造和安装难度,认为平曲线、缓和曲线、平面夹直线及纵断面夹直线最小长度不宜小于一节轨道梁的长度;并给出了最大坡度、坡段最小长度等主要参数的选取原则。     

外端板加强式钢管混凝土柱梁焊接节点受力性能分析

针对方形钢管混凝土柱与钢梁穿芯螺栓-加劲端板节点在反复荷载作用下易发生螺栓松动甚至断裂的问题,提出外端板加强式柱梁焊接节点。基于外端板加强式钢管混凝土柱-钢梁焊接节点抗震性能试验结果,运用ABAQUS对其抗震性能进行有限元分析,并与试验结果进行对比,进而对影响该类型节点受力性能的因素予以分析。研究结果表明:有限元分析的节点破坏模式、滞回曲线与试验结果吻合较好;加劲肋对节点的破坏模式、承载力与变形能力影响较大;柱子轴压比与钢梁腹板厚度对节点的承载力与变形能力有一定影响;混凝土强度与外端板厚度对节点承载力与变形能力影响较小。试验研究与有限元分析结果均表明,该类型节点承载力与变形能力等抗震性能指标良好,可在地震设防区应用。     

悬挂式单轨三开平移道岔系统设计

为解决悬挂式单轨单开道岔在段场应用时存在道岔数量多、占地面积大、建设成本高的问题,文章提出悬挂式单轨三开平移道岔总体方案,并对道岔结构和控制系统进行设计。该方案采用“八字”型道岔梁结构布置方式,解决道岔三开转辙换向问题;设置齿形梁间连接装置和锁定装置,增强道岔梁与轨道梁对接定位安全性、平顺性、准确性和牢固性,避免道岔端部与轨道梁干涉的问题;通过驱动及走行装置,在门式梁的支撑下,解决道岔梁平移导向平稳性的难题;设计悬挂式单轨三开平移道岔控制系统,实现道岔平移运动中的控制。经与其他方案对比可得,采用悬挂式单轨三开平移道岔时,会使段场中道岔数量更少、横向长度更短、占地更小、投资更低。     

跨座式单轨盾构隧道管片厚度研究

跨座式单轨盾构隧道因管片设置轨道梁,导致管片受力特性较普通管片发生变化。文章基于相关条文、规范要求及相关工程地质特征,先拟定出管片结构基本设计参数,再采用数值分析方法对多种工况下管片受力变形规律进行分析,最后根据计算分析结果确定管片厚度。     

悬挂式单轨道岔结构选型与系统设计

研究目的:悬挂式单轨作为一种中低运量交通制式,在中小城市轨道交通及景区观光线路中具有明显的优势。在总结国外悬挂式单轨交通应用的基础上,对悬挂式单轨道岔结构类型、结构特点进行对比分析,提出了我国悬挂式单轨道岔结构选型建议;结合悬挂式单轨交通特点,提出悬挂式单轨道岔结构系统设计建议。研究结论:(1)悬挂式单轨道岔可采用可动心辙叉道岔,道岔侧股采用单圆曲线线型;(2)悬挂式单轨道岔结构设计应系统考虑道岔线型、道岔梁结构设计、道岔转辙系统设计、道岔梁支座及供电轨等接口设计、运营维护设计等因素;(3)为了提高维修维护效率、减小维修维护工作量,降低后期运营风险,建议设置道岔运维监测系统;(4)该研究成果可为悬挂式单轨道岔系统设计提供参考。     

高速铁路大跨度桥梁梁端板式无砟轨道设计研究

严寒地区高速铁路大跨度桥梁梁端扣件间距超限问题比较普遍,通过梁端无砟轨道结构的受力和变形分析,确定梁端扣件间距的最大限值,提出桥梁预延长、道床悬出梁端及减少轨道板端部扣件间距的设计措施,并通过哈大客运专线的典型工点,介绍梁端无砟轨道设计。结果表明,该设计措施简单实用,可解决大跨度桥梁梁端大扣件间距达1 000 mm的问题。     

梁体温差对桥上无砟轨道横向稳定性影响研究

随着桥上无缝线路在运营中出现各种病害,桥上无砟轨道的横向稳定性问题越来越引起重视。基于梁轨相互作用原理,利用有限元方法,建立桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道横向稳定性分析模型,分别计算分析梁体在均匀温度和双向温度梯度下对无砟轨道结构横向变形的影响,有益于进一步深入研究桥上无砟轨道的横向变形机理。结果表明:与均匀温度荷载相比,双向温度梯度荷载对无砟轨道结构横向变形影响相对较小,但对钢轨轨距的影响较大,桥上无砟轨道结构的横向稳定性受梁体伸缩附加力与梁体几何形变的共同影响。因此建议在设计桥上无缝线路时,无论考虑哪种梁体温差荷载,都需要对桥上无砟轨道结构的横向稳定性进行检算。     

温度作用下轨道板与CA砂浆离缝对CRTSⅡ型板式轨道的影响分析

轨道板与水泥乳化沥青砂浆离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要伤损形式之一,水泥乳化沥青砂浆具有支承、缓冲、传载等作用,离缝将影响无砟轨道的变形与受力。基于弹性地基梁体理论和有限元方法,建立了路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析在温度荷载和自重作用下不同离缝长度以及产生离缝后CA砂浆层参数对轨道结构的影响。结果表明:轨道板的翘曲位移及纵向应力均随着离缝长度增大而增加;当离缝长度超过1.95 m时,轨道板的翘曲变形及纵向应力都急剧增大,建议轨道板与CA砂浆层离缝长度不宜超过1.95 m。     

土质路基双块式无砟轨道混凝土支承层设计分析

研究目的:通过理论分析与多方案优化比选,研究双块式无砟轨道结构受力与变形特性,进而选择合理的混凝土支撑层型式及结构设计参数。研究结果:建议双块式无砟轨道混凝土支撑层的设计方案为:混凝土支撑层伸缩缝与道床板伸缩缝错开设置,厚度为30 cm,采用C20混凝土浇筑,且与道床板通过门形钢筋连接。     

钢弹簧浮置板轨道结构静力学分析

建立钢弹簧浮置板轨道结构有限元模型,对其进行静力学分析。首先分析了剪力铰对钢轨和浮置板垂向位移的影响;其次分析了弹簧支座间距对浮置板应力和弯矩分布的影响;最后计算了不同扣件刚度和支座刚度组合时浮置板轨道结构的变形和受力,为今后优化钢弹簧浮置板轨道结构的设计提供了理论依据。     

连续梁桥典型变形对轨道几何形位演变的影响

研究目的:连续梁桥变形引起的轨道几何形位演变直接影响线路运营速度和行车安全。轨道几何形位演变的有效防控是保证轨道平顺性的核心关键。以考虑两侧简支梁引桥及路基影响的3跨连续梁桥为研究对象,基于作者已建立的连续梁桥典型变形引起轨道几何形位改变的映射解析计算模型,定量化研究桥墩沉降,梁端横、竖向转角及梁体横、竖向错台等典型变形对CRTSⅡ型板式无砟轨道结构轨道几何形位改变的影响,并提出钢轨变形防控措施。研究结论:(1)钢轨变形量与连续梁桥变形幅值呈正比,具有明显"跟随性";(2)连续梁桥变形导致较大扣件力集中在梁缝处;(3)无论是桥墩沉降、梁端转角还是梁体错台,都会使在桥梁变形区域边界处的钢轨产生"上翘"的现象,且"上翘"值与桥梁变形幅值呈正相关,合理控制变形区域边界处的钢轨上翘,可保证线路高效安全运营;(4)本研究结论可为防治轨道几何形位演变提供理论依据。     

隧道内无砟轨道道床板更换为钢支墩可行性研究

在实际运营中,隧道内轨道结构由于地下水压力作用和混凝土强度不足等问题,出现道床板上拱并产生裂纹病害,当上拱和裂纹达到一定程度,会对行车造成一定的影响,故针对隧道内轨道结构病害提出采用钢支墩更换无砟轨道道床板的整治方案,并提出施工流程建议。此方案结构较为简单,施工更换方便,能够节省施工时间,为快速恢复既有线铁路运营提供了保障。同时基于连续弹性支承梁模型和弹性点支承梁模型,推导出钢轨竖向和横向支点力,将其施加在局部计算模型上进一步开展了力学仿真计算。计算结果表明:钢支墩的埋深比应取1.8,当其出露高度在0.04~0.34 m时,钢支墩周围混凝土的应力及变形均满足设计要求,采用钢支墩更换隧道内无砟轨道方案是可行的。     

地震作用下高速铁路FPS隔震桥梁无砟轨道力学特性参数研究

为了准确分析地震作用下高速铁路FPS隔震桥梁无砟轨道的纵向力学特性,以一典型5跨FPS隔震简支梁桥为对象,建立基于CRTSⅡ型板式无砟轨道的线桥一体化模型;应用非线性时程方法分析无砟轨道的纵向力学特性并进行参数研究。研究结果表明:地震作用下,梁端的轨道纵向力要大于梁中间位置;滑动层与剪力齿槽的设计能减小底座板与梁面的纵向相互作用,且道床板纵连能分散从梁面传来的纵向力,使CA砂浆及扣件的纵向力降低;FPS摩擦系数、支座半径、滑动层摩擦系数、剪力齿槽刚度对轨道纵向力有较大影响,在高速铁路FPS隔震设计时,应综合考虑各参数对Ⅱ型板纵向地震受力的影响,在保证正常运营的同时,减小Ⅱ型板纵向地震受力,防止轨道发生纵向破坏。     

CA砂浆脱空对框架型轨道板翘曲的影响分析

CA砂浆填充层作为框架型板式轨道关键结构层,长期暴露于自然环境中,受列车荷载冲击、温度循环以及水的侵害等作用,砂浆层与轨道板间易产生脱空,劣化轨道结构受力状态。基于无砟轨道弹性地基梁体模型,分析了正常状态和砂浆层与轨道板间出现脱空时框架型板式轨道在温度梯度荷载作用下的受力情况,并针对板端横向全部脱空和板边纵向全部脱空两种常见脱空形式进行分析。结果表明,较低的砂浆弹性模量可减小轨道板翘曲和缓解列车荷载冲击作用;对于脱空状态,在正温度梯度作用下,轨道板受力和板角翘曲变形受脱空程度影响较大,而对砂浆层受力影响较小;在负温度梯度作用下,轨道板和砂浆层受力状态受脱空程度影响均不明显。     

高速铁路长大桥梁CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道无缝线路影响因素分析

研究目的:当大跨度连续梁桥上铺设了CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构之后,其梁轨相互作用机理更加复杂,原有的计算方法、计算模型及设计参数可能不再适用。针对既有研究的不足,本文基于有限元方法建立纵横垂向空间耦合模型,对道床板和底座板年温差、扣件纵向阻力、橡胶垫板弹性模量和隔离层摩擦系数等设计因素的影响规律进行计算与分析,为高速铁路长大桥梁CRTSⅠ型双块式无砟轨道无缝线路的设计参数的选择提供参考。研究结论:在进行设计与检算时,应根据不同地区的实际情况分别选取当地不同的年温差作为道床板和底座板的温差取值;通过在桥上采用小阻力扣件,可以明显降低钢轨最大纵向附加力及轨道结构的受力,但当扣件纵向阻力较小时,在长大桥梁的梁端处,扣件的爬行量较大,需要重点加以关注;在限位凹槽周围侧面应设置高弹橡胶垫板;道床板和底座板之间应尽量采用较小摩擦系数的隔离层。