城市轨道交通连续桩板结构上无缝线路纵向力分析

连续桩板结构与无缝线路间的梁轨相互作用规律复杂,为研究该结构上无缝线路的纵向力规律,以福州地铁6号线某一连续桩板结构过渡段为工程背景,运用梁轨相互作用原理,建立此过渡段梁轨相互作用有限元模型,进而分析该过渡段上无缝线路纵向力规律。研究结果表明:钢轨制动力受桥梁跨数,结构纵向刚度以及制动荷载位置的影响较大;简支梁桥上列车制动时,应以制挠力为分析指标;桩板结构上列车制动时,可以制动力为主要分析指标。桩板结构上钢轨伸缩力呈对称分布,且远大于简支梁桥上的钢轨伸缩力;增设变形缝能显著减小桩板结构上的钢轨伸缩力。对于长距离连续桩板结构,可在结构中点处设置钢轨伸缩调节器;钢轨断缝值受桩板结构温降影响显著,两者呈线性变化。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。     

考虑群桩效应的加筋碎石桩复合地基沉降比计算公式

采用非线性有限元分析方法,建立加筋碎石桩群桩性能分析模型,通过模型试验从复合地基沉降和加筋体应变2方面验证了所建模型的可靠性,计算分析不同因素对地基与桩顶沉降的影响。通过单桩与群桩沉降间的关系构建了考虑群桩效应的地基沉降比计算方法。研究结果表明:竖向荷载作用下加筋碎石桩复合地基存在明显群桩效应,在加固区桩间距对群桩性能的影响显著,但对桩端土体影响不大;不同桩土模量比下中心桩桩顶沉降随荷载的变化趋势一致;同一上部荷载下加筋碎石桩能有效减少地基沉降,但当加筋体刚度大于500 kN/m时增加加筋体刚度不能有效减少加筋碎石桩复合地基沉降;桩间距与桩径比在2~4内变化时,群桩和单桩沉降比随着桩土模量比的增加呈抛物线形下降,群桩和单桩沉降比变化范围约在0.6~2.0,且桩间距与桩径比越小时群桩和单桩沉降比变化幅度越大;桩间距与桩径比在5~6内变化时,群桩和单桩沉降比几乎没有变化。     

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。     

桩板结构中跨部分板的设计解析计算方法研究

研究目的:桩板结构是一种新型的轨下基础结构型式,目前国内外均没有对应的设计规范,理论研究严重滞后于工程实践.本文针对桩板结构中跨部分,板两端固定情形,基于弹性理论和合理假定,建立板的受力及变形微分方程,推导了桩板结构中跨部分板的设计解析计算方法.研究结论:推导出的解析计算方法计算过程简单、明确,容易为工程设计人员所掌握,且计算参数都是工程设计常用参数、容易获取,有较好的普适性.采用文中的计算方法既可以分析桩板中板的挠曲变形及受力情况,又能求得作用在桩顶的荷载大小;计算结果能够反映桩板荷载分担与传递的一般力学性状规律,同时可为桩板结构理论研究和工程设计提供理论指导.     

高速铁路64m主跨桥上无缝道岔检算与结构优化

研究目的:为研究高速铁路64 m主跨连续梁桥上铺设无砟轨道无缝道岔的可行性,本文以京雄城际铁路黄固特大桥为研究对象,基于道岔-桥梁相互作用原理、非线性有限元理论,建立无缝道岔-无砟轨道-桥梁空间耦合静力学模型,研究在温度作用、列车垂向荷载、列车制(启)动荷载以及断轨时的大跨桥上无缝道岔力学特性,提出一套适用于大跨桥梁无缝道岔的检算方法和轨道结构优化方案。研究结论:(1)主跨64 m连续梁全桥采用常阻力扣件时,温度和列车荷载下钢轨附加力较大,钢轨最大拉、压应力分别为382.01 MPa和371.30 MPa,超过钢轨容许应力;(2)温度作用下的尖轨、心轨相对基本轨的位移大于挠曲和制(启)动两种工况,相对位移值远小于限值要求;(3)当连续梁两侧相邻一跨简支梁及一侧梁端20 m范围内采用小阻力扣件时,钢轨总应力相对比常阻力扣件方案可降低12.03%,强度、稳定性等指标均可满足规范要求;(4)本研究成果可为大跨桥梁无缝道岔的设计与铺设提供借鉴与参考。     

新型CFG桩板结构变形机理的模型试验研究

通过新型CFG桩板结构复合地基的模型试验,对天然软土地基及新型CFG桩板结构复合地基在不同等级荷载作用下的变形发展进行了较为细致的研究,提出了在荷载作用下桩板结构的变形规律以及CFG桩板结构对周围地基沉降的影响规律.试验表明,在相同基础荷载作用下,新型CFG桩板结构能有效地减小地基沉降量且对周围地基沉降的影响不明显.     

郑西客运专线深厚湿陷性黄土地基桩板结构设计分析

桩板结构是处理深厚湿陷性黄土地基的一种新型路基结构,主要由钢筋混凝土桩基、桩周土体、托梁和承台板四大部分组成,可严格控制高速铁路路基工后沉降,尤其适用于挖方以及低填方路段,且具有一定技术经济优势,在德国等高速铁路发达国家中已经得到成功应用,但目前其计算方法和设计理论尚不十分成熟、完善。结合郑西客运专线深厚湿陷性黄土地基处理,在对桩板结构主要构件优化分析的基础上进行了结构方案比选及技术经济比较,从而为设计施工提供参考。     

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.     

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.     

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。     

太中(银)铁路变宽道岔连续梁构造及支座布置研究

随着我国铁路建设事业的发展,铁路建设标准和列车运行速度不断提高,由于受复杂地形条件限制,出现了无缝线路的车站或站前道岔区上桥的情况。太中(银)铁路子洲站的站前咽喉区位于跨大理河的特大桥上,以该桥上的双线变四线无缝道岔梁为例,通过建立实体元模型,对梁体宽度变化较大的异型梁的构造和支座布置进行研究,提出支座布置的基本条件和方式。     

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。     

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。     

基于ANSYS二次开发的无缝道岔群参数化有限元分析

利用ANSYS的参数化设计语言APDL和用户界面设计语言UIDL，以铁路无缝道岔群为例，通过二次开发实现了无缝道岔参数输入，完成无缝道岔群钢轨温度力和位移的有限元计算分析，便于分析过程。     

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。     

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。     

城市轨道交通7号单开道岔结构优化与设计

城市轨道交通7号单开道岔主要铺设在站场,在车辆出库、入库时使用。在城市中站场占地较大,一旦建设完成就很难扩建,因此7号道岔的设计要跟主流线型的长度保持一致,以方便更换和维修。根据现场调研发现图号SC319及其同线型图号的道岔使用量最大,因此本设计在SC319前长、后长、总长不变的基础上设计多种线型优化方案,并通过动力学建模仿真分析列车过岔时的力学性能,选出最优线型进行结构设计。在设计过程中借鉴了重载铁路道岔和高速铁路道岔的设计经验,如:用刨切基本轨加宽曲尖轨的技术延长其耐磨性和使用寿命;在尖轨根端采用弹性可弯结构取代以往根端活接头式结构,减少尖轨根端病害;针对现场辙叉易掉块不耐磨的特点设计更优异性能的合金钢辙叉;设计了常规混凝土岔枕和复合材料岔枕,为城市轨道交通岔区轨下基础提供多种可选方案。     

高速铁路道岔辊轮的国产化研制

在总结进口客专道岔用辊轮使用经验的基础上,介绍了国产化辊轮的结构设计、制造工艺研究、试制及试用测试等工作;通过检测和试用验证,国产化辊轮能够替代进口产品,同时满足高速铁路道岔使用的要求。     

铁路无缝道岔计算理论的优化探讨

针对铁路无缝道岔当量阻力法计算理论的不足,通过对无缝道岔理论的深入探讨,优化和完善了无缝道岔的计算理论,并通过理论与实验测试的对比,验证了优化后理论和方法的正确性,为我国高速铁路进一步发展跨区间无缝线路奠定基础。