无砟轨道无缝道岔设计计算方法及受力与变形规律探讨

铺设在无砟轨道基础上的无缝道岔中纵向力的传递机理与有砟轨道明显不同,主要区别为岔枕在道岔里轨与基本轨间不传递纵向力,限位器成为里轨和基本轨之间唯一的传力部件。就无砟轨道基础上无缝道岔的纵向力传递机理、钢轨受力及变形规律等进行探讨,为无砟无缝道岔设计提供参考依据。     

桥上无砟轨道结构形式对无缝道岔的影响分析

介绍桥上无缝道岔轨下基础“门”形筋混凝土道床、带限凸台道床板、底座纵连式道岔板5种无砟轨道结构。建立桥上3种无砟轨道结构的无缝道岔模型,提出计算参数,分析3种无砟轨道结构对桥上无缝道岔受力和变形影响,并进行计算。计算结果表明,桥上底座纵连式无砟轨道结构无缝道岔与桥梁的纵向相互作用力较小,是一种受力较为合理的结构形式。     

轨道板类型对无砟轨道桥上无缝道岔的影响研究

底座纵连无砟轨道桥上无缝道岔中轨道板类型有不同种类,其中轨道板纵连结构虽然能较好地传递纵向力,为无缝道岔提供稳定可靠的无砟轨道基础,但是由于在道岔区内轨道板的宽度是渐变的,在轨道板之间纵向连接时,较难保证所施加预应力的对称性,因而还可采用分块式轨道板结构.本文就分块式道岔板与纵连式轨道板在受到伸缩力和制动力作用的情况下对桥岔不同部位的影响进行比较,进而得出:在底座纵连无砟轨道桥上无缝道岔中,纵连式轨道板结构要优于分块式道岔板结构.     

桥上无砟轨道无缝道岔纵向温度力研究

为建立能客观反映桥上无砟轨道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,建立桥上无砟轨道,无缝道岔伸缩力的计算模型.分析轨温变化幅度,扣件阻力,限位值等轨道结构参数对无缝道岔受力及变形的影响,得出桥上无砟轨道无缝道岔的受力和变形的特点,对无缝道岔的设计和养护维修有一定的指导意义.     

城市轨道交通7号无砟道岔的无缝化设计研究

结合宁波地铁5号线前殷停车场的无缝线路设计方案,建立无砟轨道无缝道岔的空间耦合有限元仿真模型,对城市轨道交通7号无砟道岔无缝化后的钢轨强度、轨道稳定性、间隔铁受力及冻结接头受力等进行计算分析。研究结果表明:在温度荷载作用下,道岔基本轨承受一定的附加力作用,钢轨最大温度力出现在辙跟基本轨处;尖轨尖端纵向变形最大,基本轨纵向变形较小;冻结接头受力在岔头位置出现最大值;7号无砟道岔采用冻结接头的无缝化设计可行。     

41号无缝道岔受力与变形的影响分析

采用有限元分析的方法,应用有限元通用软件ANSYS的APDL参数化建模技术,建立41号无缝道岔受力与变形的有限元力学模型.计算41号无缝道岔的受力与变形,分别就岔枕传力、限位器传力、辙跟间隔作用,及扣件纵向阻力对无砟轨道结构无缝道岔的位移的影响进行分析.研究结果对大号码无缝道岔的设计有一定的指导意义.     

客运专线42号无砟轨道无缝道岔设计方法研究

基于纵横垂向空间耦合模型,对42号无砟轨道无缝道岔钢轨的纵向受力及变形、道岔钢轨的横向变形、无缝道岔允许轨温变化幅度以及限位器的铺设与养护方法等进行深入研究。结果表明:该设计方法对客运专线42号无砟轨道无缝道岔实际铺设情况考虑得较为详尽,能够较为准确的计算道岔尖轨跟端处钢轨横向变形,可对限位器结构的铺设与养护维修提供指导意见,适用于客运专线42号无砟轨道无缝道岔的设计与检算。该设计方法可为客运专线42号无砟轨道无缝道岔的设计与养护维修提供参考。     

无砟轨道连续梁桥与道岔纵向相互作用规律的研究

建立了无砟轨道线桥墩一体化计算模型,用数值模拟法,以一组60 kg/m钢轨客运专线18号可动心轨道岔布置在连续梁上为例,通过两种类型("门"形筋混凝土道床、带限凸台的道床板)无砟轨道桥上无缝道岔与有砟轨道桥上无缝道岔基本轨温度附加力、基本轨伸缩位移的比较,表明:无砟轨道桥上无缝道岔温度附加力分布规律、钢轨位移分布规律与有砟轨道桥上无缝道岔相似,"门"形筋及带限位凸台无砟轨道桥上无缝道岔因道床阻力大,尖轨及心轨相对道岔板的伸缩位移要小;对于带限位凸台的无砟轨道结构计算结果表明:单个凸台的支座刚度＞250 kN/mm时,凸台支座胶垫的压缩量＜1 mm.道岔板不同温度变化幅度的计算结果表明,随着道岔板日温差增大,基本轨温度附加力、伸缩位移、翼轨末端间隔铁受力、直尖轨尖端相对道岔位移、转辙器道岔板受力、辙叉道岔板受力均随之减小,而心轨尖端相对道岔板位移、导曲线道岔板受力、连续梁固定墩受力则随之增大.     

桥上无砟轨道无缝道岔挠曲力模型试验研究

为了研究桥上无砟轨道无缝道岔挠曲力作用规律,通过对一组铺设在简支梁桥纵连板式无砟轨道上的18号道岔进行1∶3模型试验研究,分析了简支梁桥纵连板式无砟轨道在模拟荷载作用下桥上无缝道岔、轨道板、梁体结构的相互作用关系,总结了无缝道岔在此种情况下的受力和变形规律。通过该模型试验,验证用非线性有限单元法建立桥上道岔—轨道板—梁—墩一体化计算模型的正确性,为建立桥上无缝道岔计算理论提供了试验依据。     

光纤光栅传感器在桥上无缝道岔结构模型试验中的应用

以桥上无缝道岔模型结构为基础,在岔区布置光纤光栅传感器,对道岔模型结构在钢轨与梁体升温过程中钢轨纵向力进行监测。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了光纤光栅传感器在桥上无缝道岔模型试验中应用的可行性,分析了在桥上岔区CRTSⅡ型板式无砟轨道与CRTSⅠ型无砟轨道的受力情况,同时预测了光纤光栅传感器在客运专线中的应用前景。     

无碴轨道道岔区轨下基础受力分析

研究目的：本文以遂渝线12号无碴道岔道床为例，对12号无碴道岔的轨下基础受力和变形特性进行了分析，为无碴道岔道床的设计提供参考。 研究方法：根据多重叠和梁理论，运用有限元方法建立了无碴轨道道岔区轨下基础受力模型，针对无碴轨道板之间接触条件的特点，对无碴轨道道岔区轨下基础受力进行了分析。 研究结果：在同样荷载条件下，板层之间无紧密连接的无碴轨道的板层拉应力要大于板层有紧密连接结构的拉应力；当道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大。 研究结论：通过建立无碴轨道岔区道床有限元模型对岔区道床在列车荷载作用下的轨道响应进行了探讨，并分析计算了岔区分开式道床和连续式道床的道床板截面最大弯矩供设计时参考。道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大，故道床设计时可针对分开式道床和连续式道床的特点进行合理选用。     

桥上纵连板式无砟轨道挠曲力计算分析

根据桥上纵连板式无砟轨道的结构特点,基于有限元方法建立桥上纵连板式无砟轨道挠曲计算模型,计算温度荷载下的挠曲力,分析列车荷载作用长度、活载入桥方式对挠曲力的影响,研究桥上纵连板式无砟轨道在挠曲力作用下的梁轨相互作用规律。结果表明:桥梁挠曲变形所引起的钢轨纵向附加力较小,其中简支梁桥上钢轨挠曲附加力不超过21.6 kN,连续梁桥上钢轨挠曲附加力不超过24.0 kN;在进行部件的受力检算时,应根据具体的部件选用伸缩力或挠曲力;与桥上有砟轨道及单元板式无砟轨道有较大不同的是,还需要根据不同的检算部件寻求最不利的挠曲力列车荷载加载方式;建议采用活动端迎车进行加载。     

客运专线桥上纵连式无砟道岔伸缩力与位移影响因素分析

以武广客运专线雷大特大桥铺设CRTSⅡ型纵连式无砟道岔为例,将一组客专18号渡线、CRTSⅡ型板式无砟轨道、桥梁、墩台视为一个系统,建立了岔-板-梁-墩一体化计算模型,分析了道岔、道床板、桥墩的受力和变形规律,以及道床板伸缩刚度、滑动层摩擦系数、固结机构等对各部分变形的影响。分析结果表明:基本轨伸缩附加力和纵向位移随道床板纵向伸缩刚度的减少而越大,道岔传力部件受力随道床板伸缩刚度减小而明显减小;滑动层失效不会对轨道结构的变形造成较大影响,但对墩台和固结机构受力不利;大跨桥上有必要设置固结机构,取消固结机构对基本轨位移变化及桥梁墩台受力不利。     

桥上有砟轨道无缝道岔非线性阻力及其影响分析

为了分析考虑阻力弹塑性变化的高速铁路桥上无缝道岔纵向力演变机理,使用试验与理论分析相结合的方法,全面考虑了道床纵向阻力的弹、塑性变化特征。进行扣件系统反复加卸载试验和有砟道床阻力测试,通过研究线路纵向阻力退化现象,分析其产生机理,并构建无缝道岔新型线路阻力本构模型。以高速铁路18号无缝道岔为例,在ANSYS中建立考虑边界效应的岔-桥-墩一体化模型,将试验所得参数与规范值进行仿真分析对比,深入分析考虑阻力弹塑性变化时对桥上无缝道岔受力及变形的影响。结果表明,当梁轨相对纵向位移较小时,使用规范规定的线路纵向阻力进行高速铁路桥上无缝道岔受力与变形分析,会使计算结果与实际相比普遍偏小。当出现阻力强化现象时,使用规范值进行无缝道岔的受力变形计算所得的结果偏于不安全。建议在实际工程中应尽量进行大量的试验分析,从而修正规范值。     

连续梁桥上无缝道岔温度力与变形影响因素分析

研究目的:桥上无缝道岔是跨区间无缝线路的一项关键技术。分析各种因素对道岔和桥梁的受力与变形的影响,总结出连续梁桥上无缝道岔受力与变形规律,是关系到客运专线运营安全的重要问题。研究方法:通过建立连续梁桥上无缝道岔的有限元计算模型,利用Ansys软件对连续梁桥上无缝道岔进行力学计算并作参数影响分析。研究结果:道岔布置位置和桥墩支座布置形式对系统受力和变形影响较大;增大岔区内道床纵向阻力和扣件纵向阻力,有利于控制道岔的位移;连续梁固定墩刚度增加能有效控制道岔各主要位移,同时能减小基本轨最大附加力;轨温变化幅度对系统受力和变形的影响非常显著。研究结论:道岔应避免布置在梁的端部并且尽量让道岔导轨与梁体反向伸缩;合理设计锁定轨温能有效地改善系统受力状况。     

高速铁路道岔区桥梁设计综述

综合桥上无缝线路和无缝道岔的技术特点,桥上铺设无缝道岔对高速铁路桥梁设计提出了更高的要求。针对高速铁路咽喉区和渡线道岔区特点,确定无砟轨道无缝道岔对桥梁结构变形及梁缝位置的要求,提出道岔区桥梁设计原则与技术要求,以及典型道岔区桥梁布置以及结构形式。高速铁路道岔区桥梁设计以道岔与桥梁相互作用理论为基础,充分考虑轨道作用力的影响,通过车-岔-桥耦合动力响应分析,确保高速列车运行的安全性、平稳性。     

遂渝线无碴道岔前后轨道刚度过渡段动力学设计

研究目的:本研究主要是为了弄清楚遂渝线无碴轨道综合试验段区间轨道刚度和岔区轨道刚度特性,为提高列车过岔的舒适性及延长轨道结构的使用寿命,本文提出了区间轨道与岔区轨道间轨道过渡段的设置及其设计。研究方法:本研究应用车辆-轨道耦合动力学模型与理论,分析了遂渝线区间及道岔区无碴轨道刚度的特性。研究结果:区间轨道与道岔区轨道间存在着较大刚度差,遂渝线无碴轨道综合试验段无碴道岔区的轨道刚度约是区间线路的2~3倍,应设置轨道刚度过渡段。研究结论:道岔前后轨道刚度差可采用分级过渡的方法,每一级刚度取18孔轨枕间距左右,将钢轨挠度变化率控制在0.3 mm/m以下,由此确定的过渡段结构动力学性能良好。     

无砟轨道桥上交叉渡线受力及变形规律分析

基于有限单元法的桥上无缝道岔设计计算理论，分析采用凸型挡台基础连接形式桥上无缝道岔交叉渡线钢轨、传力部件、轨道板和桥梁的受力与变形，归纳出桥上无缝道岔交叉渡线受力和变形规律，并对今后无砟轨道桥上无缝道岔交叉渡线设计提出建议。     

遂渝线无砟轨道动力学性能研究

研究目的：研究建立无砟轨道结构动力学性能评估的方法和手段。 研究方法：应用车辆-轨道耦合动力学理论，建立列车一无砟轨道空间耦合振动模型，从而导出弹性地基上轨道板的运动方程；应用开发的无砟轨道动力学仿真软件TRACKDYNA，系统地研究评估遂渝线综合试验段无砟轨道及其过渡段的动力学性能。 研究结果：快速客车、重载货车以及普通货车通过路基上板式轨道时，轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、CA砂浆动应力、路基面动应力等动力学指标均小于容许值。 研究结论：遂渝线无砟轨道结构动力学性能满足设计要求，过渡段结构设计方案是合理的；对于双块式轨道过渡段，适当降低2种轨道连接点处双块式轨道前几个扣结点的轨下胶垫刚度，可改善过渡段的动力学性能。