轨道框架阻力下桥上无缝线路梁轨相互作用

研究目的:基于轨道框架道床阻力的试验研究成果,建立包含梁缝、梁端悬出长度等局部细节的有砟轨道桥上无缝线路轨-枕(框架)-梁-墩一体化计算模型,提出轨道框架组建原则,构造组建轨道框架的迭代算法,以某(68. 8+120+68. 8) m大跨连续梁桥为例,分析轨道框架阻力下的梁轨相互作用规律,以期为桥上无缝线路设计提供指导。研究结论:(1)本文提出的轨道框架组建算法具有自适应的能力,可依据梁轨相互作用剧烈程度确定轨道框架内轨枕根数,实现线路阻力的自动调节;(2)考虑轨道框架阻力会造成钢轨伸缩力和挠曲力大幅度降低,断缝值大幅度增加,甚至超过规范限值,故建议桥上无缝线路伸缩、挠曲及断轨工况计算中应考虑轨道框架的影响;(3)轨道框架阻力对钢轨制动力影响较小,降低值不超过5. 0%,可采用传统单根轨枕阻力进行计算;(4)本研究成果可为桥上无缝线路设计提供指导。     

悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响

依据梁轨相互作用原理, 提出了基于悬索桥成桥变形状态重构道床纵向阻力位移-力曲线的方法, 并从存在初始位移的5×32 m简支梁桥上无缝线路钢轨受力和变形两方面验证了重构方法的可行性; 结合多单元建模方法与U.L.列式法, 建立了考虑悬索桥初始内力和几何非线性的线-梁-索-缆-塔空间计算模型, 以某(2×84+1 092+2×84) m大跨悬索桥为例, 对比分析了不同工况下悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响。分析结果表明: 提出的道床纵向阻力重构方法能够避免桥梁初始变形对梁轨相互作用的影响, 使悬索桥上无缝线路计算模型能考虑初始内力的影响; 主缆垂度效应对各工况下梁轨相互作用的影响不足1%, 计算中可忽略该因素; 悬索桥初始内力主要影响挠曲、制动及断轨工况, 可使挠曲力、制动力及断缝值分别降低22.4%、12.7%和9.3%;大变形效应不仅可以改变挠曲力分布规律, 还可大幅减小断缝值, 降幅达22.4%;建议悬索桥上无缝线路在挠曲、制动及断轨工况下应考虑初始内力与大变形效应的影响, 伸缩工况下可将悬索桥简化为同等跨度的跨中纵向约束、梁端自由的连续梁桥进行计算; 建立的计算模型可为悬索桥上无缝线路设计提供精确的仿真结果。      

桥上无缝线路附加伸缩力放散温度及区段的研究

基于梁轨相互作用原理,利用有限元软件ANSYS,模拟铁路连续梁桥上无缝线路在作业当日温度最高时进行放散和未达最高温时进行放散两种方式的温度放散效果.计算结果表明:当桥梁升温到日最高温度时进行钢轨的附加伸缩力放散可以取得更好的效果;放散作业时还应该对连续梁两端同时进行放散,以降低桥上无缝线路的附加伸缩力的控制值,否则控制值就会在连续梁的左右端进行转换;释放的附加伸缩力随着该处放散长度的增加而增加.     

桥上单元板式无砟轨道无缝线路的适应性

为研究适应连续梁桥上单元板式无砟轨道的最大温度跨度,采用有限元方法建立了线-板-桥-墩一体化计算模型,分析了在不同轨温变化幅度下,桥梁伸缩、墩顶水平位移及列车制动荷载对桥上单元板式无砟轨道无缝线路温度跨度限值的影响.研究结果表明:温度跨度限值随轨温变化幅度的增加而降低;为保证钢轨强度、横向压弯变形及钢轨与轨道板相对位移等满足要求,当考虑桥梁伸缩时,以轨温变化40 ℃为例,其适应的温度跨度限值为271 m;随着墩顶水平位移的增加,桥梁温度跨度限值显著降低,当墩顶位移为30 mm时,温度跨度为237 m,当高墩桥梁墩顶位移超过30 mm时,应结合实际墩顶位移计算温度跨度限值;制动荷载下线路坡度对温度跨度限值影响较小,当线路坡度为20‰时,桥梁温度跨度限值为258 m.      

连续梁桥上 CRTSⅠ型板式无砟轨道凸形挡台纵向力分析

根据桥上板式轨道结构特征,利用有限元方法建立一座连续桥梁模型,计算和分析伸缩、挠曲和制动工况下凸台的受力特征.分析结果表明:伸缩工况下,连续梁桥凸形挡台受力最大值产生在离连续梁固定支座距离最远的活动端附近.桥上布设小阻力扣件能够有效减轻凸台的破坏.凸形挡台所受纵向力最大值会随着连续梁桥跨的增大而增大.挠曲工况,最不利的情况即列车满布连续梁固定支座一面两跨时,可以根据挠曲力曲线的正负性、增减性以及凹凸性来推测凸台受力特征.且这种情况下凸台受力较小,设计或检修时,可以不必作为重点考虑.制动工况时,凸形挡台所受纵向力最大值将发生在连续梁桥跨中.     

采用小阻力扣件的单线连续梁桥墩纵向刚度限值研究

基于梁轨相互作用原理,建立桥上无缝线路线桥墩一体化模型,研究主桥铺设小阻力扣件下单线连续梁桥墩纵向水平刚度的限值。研究结果表明:在主桥铺设小阻力扣件下,钢轨伸缩附加应力最大值与连续梁温度跨度及桥墩刚度近似呈线性关系;轨道结构稳定性和钢轨断缝对桥墩刚度限值均不起控制作用,桥墩刚度限值仅由钢轨强度控制;连续梁温度跨度较大时,桥墩刚度限值与温度跨度近似呈线性关系,对于温度跨度为240 m的连续梁,轨温变化幅度为50℃、40℃和30℃时,连续梁固定支座处桥墩刚度限值分别为1 282、522、226 k N/(cm·线)。     

路基区段有砟轨道无缝线路震后稳定性分析

为明确不同烈度地震后无缝线路检查内容,建立高速铁路路基区段有砟轨道有限元三维分析模型,输入不同场地实测地震波,分析钢轨温升与地震共同作用下无缝线路的稳定性.结果表明:温升引起的钢轨横向位移明显大于地震引起的,直线段温升60℃和8度地震、曲线段(半径3000 m)温升55℃和8度地震两种工况下震后钢轨最大横向位移分别为1...     

应用电阻应变计的无缝线路纵向力测试原理及方案

针对无缝线路纵向力测试问题,在双向应变法原理的基础上,应用电阻应变计提出了一种新的无缝线路钢轨纵向力测试方案.综合考虑应变计热输出及同一钢轨断面温度非均匀分布的条件下,较为系统的阐述了基于电阻应变计的无缝线路纵向力测试原理,并对较为常用的既有测试方案的测试误差进行了对比分析.结果表明:钢轨断面温度的非均匀分布是测量误差的一个主要来源;采用电阻应变计测量无缝线路钢轨纵向及竖向应变时,必须考虑应变计的热输出以及钢轨纵向及竖向约束不同对相应的应变计热输出的影响;采用电阻应变计直接进行钢轨纵向力测量,无法将钢轨中的基本温度力及伸缩附加力进行分离;本文提出的测试方案不需附加补偿片,能够抵消荷载引起的弯曲应变,当两侧轨腰温差为2 ℃时,测量误差较之既有测试方案分别能够降低84.0%及60.3%.      

专用铁路简支梁桥上铺设50 m长钢轨预留轨缝研究

为确定常用跨度简支梁桥上50 m长钢轨合理的预留轨缝,基于梁轨相互作用原理,建立了钢轨-接头-轨枕-桥梁-墩台一体化计算模型,并从5×32 m简支梁桥上梁轨相互作用引起的钢轨及桥墩纵向受力两方面验证了模型的正确性。以某专用线上的10×32 m简支梁桥为例,分析了轨温变化幅度、基本轨接头阻力、护轨阻力等对桥上50 m长钢轨接头轨缝改变量的影响。研究结果表明:梁轨相互作用对桥上50 m长钢轨接头轨缝会产生显著影响,并且影响程度与接头所处位置相关;轨缝改变量随着基本轨接头阻力和护轨扣件阻力的增加而降低,受护轨接头阻力和墩台纵向水平刚度的影响较小;跨度为24 m、32 m简支梁桥上铺设50 m长钢轨的接头螺栓扭矩应按照900N·m设计,且运营中还应该加强螺栓扭矩检查,确保降幅不超过15%。