基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

长大坡道桥上单元板式无砟轨道纵向力学特性分析

研究目的:为了分析温度荷载、列车荷载作用下长大坡道桥上板式无砟轨道纵向力学特性,为大坡道上无砟轨道设计提供理论依据.研究结论:本文根据"线-桥-墩"纵向相互作用机理,运用有限元方法,建立了"钢轨-轨道板-桥梁-墩台"纵向一体化计算模型,并编制了相应的通用程序.利用所编制的程序,计算了客运专线上常见的5×32 m简支梁和...     

大跨度桥上铺设无砟轨道结构设计研究

首先对日本、德国、UIC及我国标准中对铺设无砟轨道大跨度桥梁刚度进行分析,然后对大跨度桥梁梁端道床板稳定性、扣件上拔力计算、大梁缝处轨道结构设计、钢轨伸缩调节器区无砟轨道结构设计等桥上无砟轨道的关键问题进行研究分析和探讨,并提出了结构设计方法,为我国大跨度桥上铺设无砟轨道结构设计提供设计参考。     

桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道计算软件开发及应用

在考虑了钢轨、板、桥梁和墩台相互作用的各种影响因素的基础上,以大型有限元软件ANSYS为计算平台,利用其自有的APDL语言进行二次开发,编制了桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道计算软件.该软件可用于分析计算各种桥型,在制动、降温、混凝土收缩徐变、断轨、断板等荷载作用下的梁-板-轨纵向相互作用,为轨道和桥梁设计提供了理论指导.     

移动荷载作用下桥上无砟轨道动力分析

桥上无砟轨道越来越多地应用于高速铁路.目前,桥上无砟轨道结构动力计算理论还不够完善,现采用有限元方法,把移动荷载和轨道结构以及桥梁看成一个系统,对板式无砟轨道在移动荷载作用下的动力性能进行分析,并通过MATLAB编程实现,计算结果符合无砟轨道结构和桥梁基本原理.     

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。     

桥上CRTSI型板式无砟轨道施工技术研究

结合沪宁城际铁路桥梁上的CRTSⅠ型板式无砟轨道的施工,介绍了CRTSⅠ型板式无砟轨道底座施工、轨道板铺装、轨道板精调及水泥乳化沥青砂浆的施工工艺、施工方法,为类似工程提供借鉴。     

桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道施工技术研究

结合沪宁城际铁路桥梁上的CRTSⅠ型板式无砟轨道的施工,介绍了CRTSⅠ型板式无砟轨道底座施工、轨道板铺装、轨道板精调及水泥乳化沥青砂浆的施工工艺、施工方法,为类似工程提供借鉴。     

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.     

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。     

市域铁路大跨度桥无砟轨道 竖向变形控制

为解决在市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道的难题,以温州市域铁路 S3 线永宁大桥(140+200+260+140) m 为例,提出了市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道竖向变形控制标准,建立了车-轨-桥耦合系统动力仿真模型, 并开展多种工况下桥梁、轨道动力响应分析。结果表明：桥梁挠跨比、竖向变形曲率半径、梁端转角、轨面平顺 性等指标均满足铺设无砟轨道技术要求;列车按设计速度通过永宁大桥时行车安全性和舒适性指标均满足要求; 对温度荷载作用下桥梁温度变形曲线进行评估,10 m 弦轨道高低不平顺满足规范要求。研究成果可为市域铁路大 跨度桥梁铺设无砟轨道提供参考。     

土质路基板式无砟轨道基床动力特性研究

无砟轨道技术在高速铁路发展中得到越来越多的应用,在使用温克勒(Winkler)模型对土质路基无砟轨道进行分析时,路基中动应力的分布规律和基床反力系数的取值是决定线路结构设计成败的关键因素。以遂渝线无砟轨道铁路为背景,通过室内大比例动力模型试验,研究了循环荷载下路基基床动态参数的分布特征。考虑到工程实用性,对板式无砟轨道基础板底面的动应力进行必要的简化,联合Odemark理论和弹性理论来计算路基动应力,所得计算值和实测值很接近。在动应力分布已知的前提下,将路基各土层假设为一维压缩模型,并确定合理的有限压缩层厚度,探讨将多土层体系转换为等效Winkler地基模型的方法,得到不同工况下路基的基床反力系数,经与实测值相比较,证实了此计算方法是有效的。     

有砟轨道与无砟轨道动刚度特性差异研究

轨道动刚度是不同激振频率的荷载作用下,轨道抵抗变形的能力,由于有砟轨道与无砟轨道两种轨道的组成差异造成两者间存在较大动刚度差异。随着行车速度的提高、中高频段激振荷载的增加,有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异逐渐增大,这对于行车平顺性与结构耐久性会造成较大影响,但目前缺乏轨道动刚度的相关研究。为研究有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异,根据两种轨道的结构特点,建立相应的ANSYS有限元模型,通过对比分析,得出两种轨道的轨道动刚度在中低频段存在较大差异,轨下动刚度在全频段存在较大差异。为保证有砟-无砟轨道过渡段的行车平稳性与结构耐久性,需要考虑两种轨道间的动刚度过渡设计。此外,轨道动刚度特性分析可以指导高速铁路高低不平顺控制,从而保证行车平顺性。     

大跨度铁路无砟轨道桥梁动力性能试验研究

为检验、评估铁路大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的动力性能,验证大跨度桥上纵连板式无砟轨道的设计方法,对遂渝线新北碚嘉陵江大桥主桥(94 m 168 m 84 m)进行全桥动力试验研究.该桥的自振特性以及200 km·h-1速度等级CRH2动车组和120 km·h-1速度等级货物列车以不同速度通过桥梁时桥跨结构动力响应的试验结果表明,新北碚嘉陵江大桥连续刚构桥动力性能良好,具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,能够满足CRH2动车组以160～200 km·h-1速度、120 km·h-1速度等级货物列车以70～120 km·h-1速度运行的安全性要求.     

Research on the Static Characteristics of Ballastless Track on Urban Railway Bridge;

Research purposes; Based on the application experience of various types of prefabricated slab ballastless tracks in domestic high - speed railways and subways, a new type of slab ballastless track suitable for urban railway bridges is proposed. In order to verify whether the stress and deformation of the new type of slab ballastless track structure of the urban railway can meet the requirements in the service process, a refined finite element analysis model that can consider the complex interaction relationship of the various components of the slab track is established to study the static characteristics of die track structure under the external complex load of the train, temperature and bridge deflection, and reveal the stress and deformation law of the new type of slab ballastless track on the urban railway bridge. Research conclusions: (1) The stress peak of track slab and self compacting concrete layer under the action of train load appears at the position where the limit boss and self compacting concrete are connected, the maximum tensile stress is 0. 633 MPa and 0. 752 MPa respectively, and the maximum displacement is 0. 894 mm and 0. 010 9 mm respectively. The overall stress deformation is small, which meets the design requirements of the specification. (2) The stress peak of track slab and self compacting concrete layer under the action of temperature load appears at the chamfered position of limit boss, the maximum tensile stress is 2. 105 MPa and 1. 74 MPa respectively, and the maximum displacement is 1.039 mm and 0.041 9 mm respectively, which meets the stress and deformation requirements. (3) The maximum tensile stress of the track slab and the self compacting concrete layer under the flexural deformation load of the bridge is 1.297 MPa and 1. 326 MPa respectively, and the maximum relative displacement between layers is 0. 348 mm. The overall stress performance of the track and the coordinated deformation capacity between layers are good. (4) The research results can provide a reference for the optimization design of urban railway assembly track structure. © 2023 Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All rights reserved.     

铜陵长江大桥无砟轨道车线桥动力性能研究

铜陵长江大桥主桥为90 m+240 m+630 m+240 m+90 m的5跨公铁两用连续钢桁梁斜拉桥,大桥下层为设计时速250 km的合福客专双线和时速160km的合庐铜Ⅰ级线路双线共四线铁路.为考察大跨度钢桥上铺设无砟轨道的适应性,针对铜陵长江大桥和桥上无砟轨道初步设计方案进行车线桥动力性能研究.结果表明:铜陵长江大桥在铁路桥面受力较大区域采用正交异性钢箱结构,能显著增强横断面的横向和扭转刚度,使得各跨桥梁的变形曲线较为平缓,梁端局部区域未出现明显的变形差异,且梁端压重有效降低行车条件下的桥面振动加速度,因而具备铺设无砟轨道的刚度条件;从行车安全角度,建议双块式无砟轨道道床板下减振垫层的刚度取0.1 N·mm-3;轴重较大的列车通过时,几乎所有的道床板在边支点附近均发生与桥面脱离的现象,而高速列车通过时,只有中跨跨中附近的道床板在边支点附近出现与桥面脱离的现象,且减振垫层刚度的差异对这种道床板与桥面脱离的现象影响不大.     

弹性长枕无砟轨道垂向动力学计算分析

建立弹性长枕无砟轨道的梁—梁—板模型,计算垂向位移、加速度与行车速度的关系,扣件瞬时上拔力与行车速度的关系,垂向位移、加速度与扣件、枕套和路基刚度的关系,垂向位移、加速度与长枕、道床板质量的关系等;分析无砟轨道弹性长枕在不同扣件、枕套、地基刚度和不同弹性长枕、道床板质量下的动力响应;找出扣件、枕套、地基刚度及弹性长枕、道床板质量与垂向速度、加速度、轨枕侧滚等的关系。在弹性长枕、道床板质量和扣件、枕套、地基刚度不变情况下,计算列车不同速度下各垂向动力响应,找出列车速度与垂向位移、加速度的关系。     

不均匀沉降对无砟轨道路基动力特性的影响

为探讨不均匀沉降对高速铁路无砟轨道路基动力特性的影响,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道-路基系统的三维动力有限元模型,计算并对比分析有病害和无病害条件下路基的竖向动应力、动位移及振动加速度在空间上的分布规律,结果表明路基不均匀沉降导致无砟轨道路基的动力响应幅值及其空间分布规律发生明显的改变,且主要集中在支承层宽度范围、路基面以下0~1.5m深度内。由不均匀沉降引起路基动应力幅值可达100kPa,为无病害路基的3倍以上,动加速度幅值为无病害路基的2倍以上,在列车循环荷载作用下沉降区域将加速扩大,对路基产生非常不利的影响。     

CRTSⅡ型无砟轨道板桥上铺设技术

CRTSⅡ型无砟轨道板桥上铺设技术主要包括轨道板的粗铺、精调、灌浆和张拉连接。分析CRTSⅡ型无砟轨道板粗铺、精调、灌浆、张拉连接施工工艺要求和技术特点，提出铺设质量控制要点，并结合京津城际铁路工程实践归纳总结施工注意事项。