有砟轨道基础桥上无缝线路计算软件开发及应用

运用梁轨相互作用基本原理,在考虑钢轨、桥梁和墩台相互作用的基础上,建立了桥上无缝线路的线桥墩空间一体化计算模型,用于对桥上无缝线路伸缩附加力、挠曲力、制动附加力、断轨力、梁轨相对位移及墩台纵向受力和变形的计算分析.为计算方便,以有限元软件ANSYS为计算平台,利用ANSYS参数化设计语言进行二次开发,编制了有砟轨道基础桥上无缝线路通用计算软件,可用于各种桥上无缝线路的设计计算.     

桥墩温差荷载对连续梁桥上无缝线路纵向附加力的影响

基于桥上无缝线路线—桥—墩—基础一体化计算模型,对ANSYS进行二次开发。利用APDL语言编制了桥上无缝线路纵向附加力计算程序ALFCWR,研究了桥墩温差荷载引起的连续梁桥上无缝线路纵向附加力分布规律及其影响因素。     

桥上无缝线路钢轨附加纵向力及其对桥梁墩台的传递

建立了具有普遍性的桥上无缝线路梁轨相互作用力学模型，采用有限元方法研究连续梁桥、简支梁桥无缝线路４项钢轨附加纵向力的分布及其对桥梁墩台的传递规律，分析了断轨力和制动附加力的“二维”传递方式。与实测值相比较，计算结果正确可靠。     

串联简支梁上纵向连接器刚度的研究

串联简支梁中纵向连接器刚度的不同会直接影响到桥上无缝线路的受力。为了研究纵向连接器刚度的变化对桥上无缝线路的影响,利用ANSYS有限元计算软件建立模型,分析了刚度变化对伸缩力、挠曲力、制动力、断轨力的影响。计算结果表明,纵向连接器的使用可以明显改善桥上无缝线路的受力状况,随着刚度的增加,最大伸缩附加力会出现先增大后减小的现象,制动力作用下的梁轨快速相对位移呈减小的趋势,断轨力作用下的断缝值也会越来越小。     

双固定墩对市域铁路桥上无缝线路纵向力的影响研究

针对双固定墩对桥上无缝线路纵向力的影响开展研究，以某市域铁路为实际工程背景，基于梁轨相互作用原理、非线性有限单元法，建立线-桥-墩一体化计算模型，分析温度变化、列车制(启)动以及断轨工况下双固定墩简支梁桥上无缝线路纵向力变化规律，并以规范要求进行轨道力学检算。计算结果表明，相比普通桥上无缝线路而言，双固定墩对钢轨最大伸缩及制动拉力影响不大，但显著提高伸缩压力的峰值；双固定墩所受纵向力近似为0,但与双固定墩相邻桥墩承受的纵向力增幅达到50%左右；当钢轨在双固定墩处折断时，双固定墩对钢轨断缝有抑制作用；从桥上无缝线路受力角度考虑，当墩刚度低于500 kN/(cm·单线)时，双固定墩桥上无缝线路无需单独进行轨道力学检算，桥梁专业按规范取值进行桥墩检算即可满足工程设计需求。研究结果可为双固定墩桥上无缝线路轨道系统和墩台设计提供参考。     

考虑活动支座摩阻的大跨连续梁桥上梁轨相互作用研究

为探究活动支座摩阻对大跨连续梁桥上无缝线路梁-轨相互作用的影响,基于梁-轨相互作用及有限元理论,将活动支座摩阻等效为非线性弹簧,建立可考虑活动支座摩阻的连续梁桥上无缝线路空间耦合模型,对考虑活动支座摩阻前、后的钢轨及桥墩结构受力变形展开对比分析。结果表明,活动支座摩阻增强了连续梁与无缝线路的纵向约束,当活动支座摩阻率从0增大至0.06时,温度作用下,连续梁桥上钢轨纵向力及梁轨相对位移峰值分别减小了24.32%和29.89%,连续梁桥固定墩纵向力增加了2.44倍;制动荷载作用下,钢轨制动力、梁轨相对位移及连续梁桥固定墩纵向力分别减小了53.51%、56.94%和41.63%;断轨工况下,部分断轨力通过活动支座摩阻传递给非固定墩,连续梁桥固定墩纵向力减小了60.64%,钢轨断缝值减小了3.3%;活动支座摩阻对大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩纵向力影响较大,建议在大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩设计中考虑活动支座摩阻的影响。     

宜万铁路万州长江大桥无缝线路设计方案研究

根据宜万铁路万州长江大桥的桥梁结构型式,提出桥上无缝线路设计方案,进行了桥上无缝线路伸缩力、挠曲力、断轨力计算,进行了方案比较,确定了合理的设计方案。     

桥墩温差荷载作用下桥上无缝线路钢轨附加力研究

根据梁轨相互作用原理,建立了"轨-梁-墩-体化"有限元模型,采用单位荷载法计算了桥墩温差荷载引起的墩顶纵向位移,计算了桥墩温差引起的桥上无缝线路钢轨附加力.桥墩高度对桥墩温差引起的钢轨附加力影响比较敏感,当桥墩较高时,桥墩温差引起的钢轨附加力不能忽略,建议在高墩桥上设计无缝线路时,应考虑桥墩温差引起的钢轨附加力,并与其他钢轨附加力进行荷载组合,检算钢轨强度和无缝线路稳定性.     

桥上纵连板式无缝道岔计算软件开发与应用

运用梁板岔互作用原理,在考虑岔、板、桥和墩台相互作用的基础上,建立适用于各种跨度简支梁、连续梁、刚构桥上的"岔—板—桥—墩"一体化计算模型,可用于对桥上纵连板式无缝道岔伸缩附加力、制动附加力、断轨力、梁轨相对位移及墩台纵向受力和变形的计算分析;为便于计算,以有限元软件ANSYS为计算平台,利用ANSYS参数化设计语言进行二次开发,编制了桥上纵连板式无缝道岔计算软件,适用于各类型桥上道岔群的设计计算。     

客运专线大跨度混凝土桥桥上无缝线路纵向附加力分析

将桥上及桥梁两端路基上的轨道、桥梁及其墩台作为一个整体结构,建立了桥上无缝线路纵向附加力计算的全桥有限元模型,应用自编的计算程序,针对郑西客运专线两座大跨度桥桥上无缝线路温度附加力、挠曲附加力、制动附加力进行了计算分析。结果表明全桥有限元模型及计算程序可以很方便地分析各种混凝土桥桥上无缝线路的附加力,有较强的通用性和易用性,计算结果可用于桥上无缝线路设计的检算。     

长联大跨桥梁无缝线路力学特性与结构设计

随着桥梁跨度、联长的不断增加,复杂的梁轨相互作用给桥上无缝线路设计带来了巨大挑战。本文在总结桥上无缝线路计算理论和求解模型的基础上,以某长联大跨桥上无缝线路为例,对其力学特性和结构设计进行了系统研究。研究表明:(1)长联大跨桥上无缝线路纵向附加力较大,钢轨强度往往难以满足规范要求;(2)梁端设置伸缩调节器,可有效减小梁轨相互作用,放散钢轨纵向力;(3)梁端设置抬枕装置可有效缓解梁缝增大导致的轨道刚度不均匀问题,需与伸缩调节器配套使用;(4)长联大跨桥上轨道设置健康监测系统十分必要。     

斜拉桥上无缝线路纵向相互作用理论及试验研究

运用梁轨纵向相互作用机理,建立斜拉桥上无缝线路纵向力计算模型,以一座铁路常用双塔钢桁斜拉桥为例,对斜拉桥上无缝线路纵向相互作用规律进行理论和试验研究。分析结果表明:在主桥左右两端各铺设一组单向伸缩调节器,主桥上钢轨纵向力可得到有效的控制,现场试验测试的桥面纵向位移及钢轨伸缩力分布规律与理论计算基本相同,所建立模型可用于斜拉桥上无缝线路纵向相互作用分析;钢轨挠曲力计算时,可在斜拉桥主跨及其邻跨上布置荷载,且不必考虑列车入桥方向的变化;钢轨伸缩调节器可有效减弱列车制动荷载下的梁轨相互约束作用,减小线路受力变形。     

大跨度钢桁梁柔性拱桥明桥面无缝线路计算分析

以某在建大跨度钢桁梁柔性拱桥为研究对象,运用梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立桥上无缝线路计算模型,提出4种扣件铺设方案并分析其梁轨相互作用。结果表明:(1)对于明桥面无缝线路,桥梁温度跨度和扣件纵向阻力是影响无缝线路纵向力的决定性因素,大跨度钢桁梁柔性拱桥的纵梁体系对无缝线路纵向力的影响有限。(2)若不设置钢轨伸缩调节器,无缝线路钢轨强度检算不能满足规范要求。(3)应根据桥梁梁端最大伸缩位移,选择相应的梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器。     

高速铁路大跨刚构-连续组合梁桥无缝线路设计研究

对于大跨、大坡道和小半径曲线桥梁,梁轨相互作用关系更加复杂、附加作用力及断轨时的断缝值也较大,给桥上铺设无缝线路结构带来困难。为研究高速铁路大跨刚构-连续组合梁桥无缝线路铺设方案,以新建贵广铁路圣泉1号特大桥为工程背景,建立线-桥-墩一体化有限元计算模型,分析不同结构方案下线、桥纵向受力情况。研究结果表明:对于圣泉1号双线特大桥桥上无缝线路,铺设小阻力扣件、钢轨伸缩调节器、调节锁定轨温等常规设计方案无法同时满足强度、稳定性、断缝值等检算指标的需求,建议采取"伸缩调节器+道砟胶"的技术方案。     

桥上无缝道岔设计评估及注意事项探讨

随着我国铁路和城市轨道交通的建设和发展,跨区间无缝线路的广泛铺设,越来越多的桥上铺设无缝道岔,而桥上无缝道岔较一般的桥上无缝线路受力变形更为复杂,道岔几何形位更难保持。基于桥上无缝道岔梁轨以及道岔股道之间相互作用理论,分析了桥上无缝道岔整体设计的检算评估方法,并阐述了设计中的注意事项。     

长大跨度桥上无缝线路设计注意问题探讨

随着铁路建设的发展,以及跨区间无缝线路的广泛应用,越来越多的长大跨度桥上铺设无缝线路。长大跨度桥上无缝线路受力、变形复杂且受线路条件影响很大,在设计中轨道、线路和桥梁专业相互制约,若协调不好会影响整体项目设计。为此,基于桥上无缝线路检算的要求,结合工程案例和设计中出现的问题,对长大跨度桥上钢轨伸缩调节器的设计进行分析,并阐述了特殊地段桥上无缝线路设计注意事项。     

一种小半径曲线桥上无缝线路稳定性加强方案研究

针对小半径曲线桥上无缝线路稳定性问题,提出一种无缝线路稳定性加强方案,建立了考虑护轨作用的计算模型,通过修改计算参数,分析护轨本身和加强方案对桥上无缝线路稳定性的影响。结果表明:考虑护轨的影响,曲线半径小于600 m地段的无缝线路稳定性会被降低;在加强方案下,曲线半径大于250 m地段的无缝线路稳定性均能够得到提高,且随着曲线半径增大,提高量显著增大;加强方案下的护轨横撑槽钢强度能够满足要求;建议在进行小半径曲线桥上无缝线路稳定性分析时考虑护轨的影响,采用60 kg/m钢轨护轨的对桥上无缝线路稳定性影响的效果要好于采用50 kg/m钢轨护轨。     

小半径曲线无缝线路稳定性有限元分析

研究目的：利用有限元法解决在温度力作用下无缝线路特别是小半径曲线的臌曲失稳问题。 研究方法：建立了包含钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型，推导了相应的数值计算公式并编制了有限元程序。该模型还考虑了横向力对无缝线路稳定性的影响。 研究结果：得到了不同工况下钢轨横向位移一温度曲线，并与“统一公式”进行了比较。 研究结论：有限元方法在研究无缝线路稳定性方面是可行和有效的；有限元方法能计算出不同工况下的轨道结构从锁定轨温直到破坏全过程的横向位移，相对于“统一公式”，该方法可考虑各种复杂的工况，能更精确地反映轨道横向变形的趋势，从而为铁路工务部门养护维修提供理论指导。     

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。     

线路纵向阻力形式对桥上无缝线路计算影响

为了研究线路纵向阻力形式对桥上无缝线路纵向力的影响,基于梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立了线-桥-墩一体化计算模型,以多跨简支梁为例,分析了常阻力、双线性和幂指数型等不同形式的线路阻力对计算桥上无缝线路时的影响。计算结果表明:常量阻力下计算得到的钢轨伸缩力较双线性及幂指数型阻力要小,且随温度跨度的增加双线性和幂指数型计算结果越来越接近,而常量阻力与两者差别逐渐增大;计算钢轨制动力时,常量阻力计算结果要小得多,且梁轨相对位移较大,已超出我国检算标准;不同钢轨降温幅度下,双线性和幂指数型阻力计算的钢轨断缝值基本相同,但却远小于常量阻力,且钢轨降温幅度越大,差别越大。由此可知,应重视线路阻力形式的选取,尽量由实际测试数据进行拟合,使其能模拟真实的现场情况。