合宁铁路无缝道岔群设计技术研究

研究目的:通过建立"钢轨-扣件-岔枕-道床"无缝道岔群整体有限元计算模型,对客运专线无缝道岔群受力与变形进行研究.提出客运专线无缝道岔群钢轨温度力和位移的计算方法,利用非线性有限元计算程序,计算分析无缝道岔群钢轨温度力和位移.为客运专线车站无缝道岔的设计、施工及养护提供参考. 研究结论:无缝道岔群间的相互作用和影响,使其受力与变形远比单组无缝道岔复杂的多,故对其受力与变形不利.建立的无缝道岔群整体有限元计算模型,真实地模拟了无缝道岔之间及道岔钢轨、扣件、岔枕之间的相互作用.采用ANSYS二次开发技术编制的无缝道岔群相互作用非线性有限元程序,可自动完成有限元建模、荷载的施加、方程的求解,提高了计算精度和效率.经对尖轨和心轨位移、道岔钢轨强度、辙叉跟端最大荷载的检算,满足道岔技术条件的要求.     

寒冷地区无缝道岔的理论与实践

针对寒冷地区无缝道岔设计的特殊性,建立了无缝道岔钢轨温度力与变形的非线性有限元分析模型,分析了哈长线老家车站固定辙叉无缝道岔群的受力与变形,确定了无缝道岔的锁定轨温。最后,提出了寒冷地区铺设无缝道岔的技术条件。     

无缝道岔的理论与试验研究

无缝道岔是跨区间无缝线的关键技术。文章基于当量参数、非线性理论和力图叠加原理，提出了一种新的无缝道岔计算理论，并进行了现场试验研究。按该理论设计、铺设的无缝道岔运营状况良好，现场测试数据与理论计算值基本吻合，验证了该无缝道岔计算理论的正确和计算参数的取值合理。     

首都机场线地面线无缝道岔群的受力及变形

首都机场线地面线道岔区的几组道岔之间距离较近,道岔的受力和变形会受到一定的影响,需要将距离较近的几组道岔作为一个整体进行考虑.针对首都机场线地面线无缝道岔群,采用商业有限元软件,建立纵横垂向空间耦合的有限元计算模型,计算并分析无缝道岔群的主要力学特性和道岔尖轨横向变形,对道岔群的设计可行性进行研究并提供建议.     

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。     

高速铁路高架桥梁无缝道岔群结构检算与优化设计

为研究高速铁路高架桥上铺设无缝道岔群的可行性,以某高架桥上道岔群为例,基于岔-桥相互作用原理、非线性有限元理论,建立无缝道岔-梁体-墩台空间耦合模型,计算分析桥上道岔群及桥墩墩顶的力学特性,并提出结构优化方案。研究表明：当无缝道岔群铺设于温度跨度较大的多联桥梁时,无缝道岔钢轨纵向力较大,钢轨强度往往不满足《铁路无缝线路设计规范》要求;铺设小阻力扣件可显著降低钢轨纵向力,铺设方案应同时满足道岔变形控制要求;混凝土箱梁截面惯性矩较大,道岔区钢轨挠曲力较小;道岔群铺设于多联连续刚构桥时,温度作用下的墩顶纵向力远大于断轨作用;无缝道岔铺设时,应严格控制梁体温度,避免极端气温时转辙器处梁轨相对位移超限。研究成果可为高速铁路高架桥上无缝道岔群的设计与运维提供借鉴与参考。     

可动心轨无缝道岔的非线性计算理论研究

考虑扣件阻力、扣件阻矩、道床阻力及间隔铁阻力的非线性特性，建立了可动心轨无缝道岔钢轨温度力及位移的分析模型和计算方法，编制了计算分析软件。以秦沈客运专线18号无缝道岔为例，分析了不同阻力参数的影响，所得结论对无缝道岔的设计和养护维修具有一定的指导意义。     

连续梁桥上典型道岔群纵向受力与变形分析

连续梁桥上双线两组道岔对称布置和咽喉区外侧的单渡线是客运专线建设中主要的无缝道岔群布置形式,为了指导和完善连续梁桥上铺设道岔群时道岔和桥梁的设计方法,本文根据桥上无缝道岔纵向相互作用原理,建立了道岔—桥梁—墩台一体化有限元计算模型,以18号无缝道岔铺设在连续梁桥上为例,分析了这两种常见道岔群的纵向受力与变形规律.计算结果表明,两组道岔对称布置时,可按单组道岔进行计算,墩台承受两组单开道岔的传力;单渡线这种岔桥布置对道岔与桥梁的受力都是有利的.     

轨道交通桥上无缝道岔群的受力分析

对典型案例的桥上咽喉区无缝道岔群的温度力、道岔部件相对位移和传力件的剪力进行了计算,并与普通桥上无缝线路的温度力进行了对比分析。计算结果表明:桥上无缝道岔较一般区间桥上无缝线路钢轨附加力明显增大,桥上无缝道岔设计应同时兼顾道岔与桥梁孔跨布置;典型案例中的道岔尖轨、心轨位移及限位装置的结构强度均可满足其限值要求。     

无缝道岔组合作用效应的研究

根据跨区间无缝路线无缝道岔的三种常见的组合情况，建立了无缝道岔组合作用体系的计算模型，采用无缝道岔结构体系分析广义变分原理，建立无缝道岔组合作用体系的平衡方程，计算和分析了无缝道岔组合作用体系的钢轨附加纵向力及位移，研究结果对无缝道岔组合作用体系的设计，养护维修有一定指导意义。     

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。     

简支梁桥上纵连板式轨道无缝道岔温度力研究

桥上纵连板式轨道借助底座板的纵连解决梁端转角对轨道结构的不利影响,通过设置滑动层来削弱梁轨相互作用,这种设计思想对桥上铺设无缝道岔具有积极的借鉴意义.基于梁轨相互作用原理和有限元方法,采用梁单元和弹簧单元模拟各结构层,建立桥上纵连板式轨道无缝道岔纵向力计算模型,对多跨简支梁桥进行温度力计算,分析轨道板和底座板伸缩刚度变化、滑动层摩擦系数的影响.     

客运专线无砟无缝道岔温度力与变形研究

研究目的:分析无砟轨道基础上无缝道岔的纵向力传递机理,建立无砟无缝道岔计算模型,采用有限单元法计算了无砟无缝道岔受力及变形,并与有砟轨道无缝道岔进行了对比分析,为无砟无缝道岔设计提供参考依据。研究结果:无砟轨道基础上无缝道岔的纵向力传递机理、温度力和位移分布规律与有砟轨道无缝道岔明显不同。     

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。     

道岔设计及制造公差的尺寸链分析

将尺寸链分析引入到道岔设计中,介绍了道岔设计尺寸链分析的基本方法,并应用该方法对道岔尖轨基本轨相对降低值尺寸链进行了具体分析,提出了道岔生产和组装过程中控制道岔组件配合公差的措施,为选配和修配在道岔生产和组装过程中的应用提供了理论依据。     

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。     

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。     

桩土性质对桩板结构无缝道岔的影响分析

研究目的:桩板结构是一种新型的轨下基础结构型式,由于其能有效控制路基沉降的优点,在高速铁路建设中得到了广泛的推广应用。随着桩板结构在高速铁路中越来越多的使用,将不可避免地出现无缝道岔设置在桩板结构上的情形,为考察桩板结构与无缝道岔相互作用力学特性,本文主要应用有限元软件建立了桩板结构无缝道岔模型,进行了不同桩间距、不同板下土体性质以及不同位置桩基沉降的影响因素分析。研究结论:研究结果表明:(1)过大的桩间距对上部无缝道岔的受力非常不利;(2)在不考虑板下土体的支承作用时,下部桩板结构也能为上部无缝道岔结构提供足够的竖向支承刚度;(3)桩的沉降会影响相邻两跨桩板结构上无缝道岔的基本轨挠曲力,但对隔跨上的基本轨挠曲力影响不大。     

客运专线桥上无缝道岔设计方法研究

研究目的:桥上无缝道岔设计已成为客运专线的关键技术之一.目前国内桥上无缝道岔研究刚刚起步,尚未形成系统计算理论和设计方法.开展桥上无缝道岔计算理论和设计方法研究,具有重要理论和现实意义.本文旨在建立一种桥上无缝道岔计算模型和计算方法,提出桥上无缝道岔设计流程和设计方法,探索我国无缝道岔技术发展方向.研究结论:引进技术和自主创新相结合,在消化吸收国外先进设计理念的基础上,初步建立了桥上无缝道岔设计方法和设计体系,为桥上无缝道岔设计提供依据.本文建立的"岔-梁-墩一体化"计算模型能够真实反应道岔和桥梁的相互作用,桥上无缝道岔设计方法具有很强的可操作性,研究成果对于我国客运专线桥上无缝道岔设计和施工有重要指导意义.