跨座式單軌交通應(yīng)急軌道梁選型及受力性能研究.pdf

1、在跨座式單軌交通系統(tǒng)中，作為車輛導(dǎo)向和承載結(jié)構(gòu)的PC軌道梁（預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌道梁），在運(yùn)營(yíng)過程中可能遭遇突發(fā)狀況而損壞，導(dǎo)致單軌交通線路中斷運(yùn)營(yíng)。因此，非常有必要開發(fā)出一套應(yīng)急軌道梁系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)受損PC軌道梁的快速替換，從而降低單軌交通中斷運(yùn)營(yíng)所帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。
　　單軌交通軌道梁既是承重結(jié)構(gòu)又是車輛運(yùn)行的導(dǎo)向軌，其導(dǎo)向功能是通過軌道梁自身的線形來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際的單軌交通線路中，軌道梁的線形復(fù)雜多變，種類繁多，應(yīng)急軌

2、道梁不可能針對(duì)所有的PC軌道梁進(jìn)行一對(duì)一設(shè)計(jì)。因此，應(yīng)急軌道梁除了要具備足夠的承載力及剛度外，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)所有具有不同線形特征的PC軌道梁的快速替換，也是影響其選型的關(guān)鍵性因素。本文在對(duì)跨座式單軌交通PC軌道梁線形及受力特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合單軌交通軌道梁應(yīng)急搶修工作的特點(diǎn)，對(duì)跨座式單軌交通應(yīng)急軌道梁進(jìn)行了選型研究。主要的研究?jī)?nèi)容和成果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　(1)提出了單軌交通應(yīng)急軌道梁的線形及力學(xué)控制指標(biāo)如何對(duì)具有不同線形

3、特征的PC軌道梁進(jìn)行替換以及是否具備足夠的承載力和剛度是控制應(yīng)急軌道梁選型的關(guān)鍵性因素。本文首先對(duì)影響PC軌道梁線形的各種因素進(jìn)行分析，并在對(duì)既有單軌交通線路上PC軌道梁線形進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)急軌道梁所應(yīng)替換PC軌道梁的線形要素的類型及分布范圍;其次，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外單軌交通相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的研究，結(jié)合應(yīng)急軌道梁的特殊情況，分析了應(yīng)急軌道梁的設(shè)計(jì)荷載類型，提出了應(yīng)急軌道梁的剛度控制指標(biāo)及限值，為跨座式單軌交通應(yīng)急軌道梁的選型提供了

4、重要依據(jù)。
　　(2)單軌交通應(yīng)急軌道梁線形替換方法研究在軌道梁所有的線形構(gòu)成要素中，應(yīng)急軌道梁如何實(shí)現(xiàn)對(duì)PC軌道梁平面線形及梁長(zhǎng)的替換最為關(guān)鍵。本文提出了節(jié)段拼裝應(yīng)急軌道梁的線形替換理念，在此基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)急軌道梁平面線形及梁長(zhǎng)的替換方法進(jìn)行了研究。主要完成了以下三個(gè)方面的工作:①參考單軌交通道岔梁的技術(shù)參數(shù)以及PC軌道梁的架設(shè)精度要求，確定了應(yīng)急軌道梁平面曲線線形和梁長(zhǎng)的替換精度目標(biāo);②針對(duì)軌道梁平面線形的特點(diǎn)，提出了3種不同的

5、替換方案，建立了軌道梁在各種平面曲線線形下的數(shù)學(xué)模型，并編制了應(yīng)急軌道梁平面線形替換誤差計(jì)算程序。通過3種方案替換誤差的比選，最終提出了采用具有4種不同圓曲線半徑的應(yīng)急軌道梁來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有PC軌道梁平面線形進(jìn)行替換的方案;③在對(duì)單軌線路上PC軌道梁梁長(zhǎng)的分布范圍及分布特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)應(yīng)急軌道梁梁長(zhǎng)的替換精度目標(biāo)，提出了應(yīng)急軌道梁梁長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)方案，即選取具有不同長(zhǎng)度的應(yīng)急梁預(yù)制節(jié)段拼裝出具有合適跨度的應(yīng)急軌道梁，并基于軌道梁應(yīng)急搶修

6、工作快速性及經(jīng)濟(jì)性方面的考慮，對(duì)應(yīng)急軌道梁節(jié)段長(zhǎng)度的類型進(jìn)行了合理的劃分。
　　(3)進(jìn)行了單軌交通應(yīng)急軌道梁結(jié)構(gòu)選型研究基于應(yīng)急軌道梁輪軌接觸面線形調(diào)整以及應(yīng)急軌道梁承載力及剛度等方面的考慮，對(duì)應(yīng)急軌道梁結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了選型。通過對(duì)比各種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終提出了應(yīng)急軌道梁采用預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝鋼箱-混凝土組合梁的結(jié)構(gòu)型式，并結(jié)合軌道梁應(yīng)急搶修工作的特點(diǎn)，對(duì)組合式應(yīng)急軌道梁的構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行了研究，主要包括以下幾個(gè)方面:①基于薄板的彈性

7、屈曲基本理論，并結(jié)合組合梁腹板的受力特點(diǎn)及相關(guān)試驗(yàn)研究，對(duì)組合式應(yīng)急軌道梁鋼箱梁腹板加勁肋的合理布置形式進(jìn)行了研究;②基于組合梁的抗扭分析理論，結(jié)合相關(guān)的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，分析了組合式應(yīng)急軌道梁普通鋼筋配置的計(jì)算方法;⑧對(duì)組合式應(yīng)急軌道梁預(yù)應(yīng)力筋的布置形式、預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序以及張拉控制值進(jìn)行了分析和討論。
　　(4)組合式應(yīng)急軌道梁數(shù)值模型的建立及優(yōu)化設(shè)計(jì)通過大型有限元程序Abaqus建立了預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝鋼箱-混凝土組合式應(yīng)急軌道梁的數(shù)

8、值分析模型。在此基礎(chǔ)上，建立了5個(gè)系列共17榀具有不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的組合式應(yīng)急軌道梁有限元模型。研究了普通鋼筋配筋率、混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度、鋼材強(qiáng)度以及鋼箱梁板件厚度等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)組合式應(yīng)急軌道梁受彎性能的影響。根據(jù)受彎性能影響參數(shù)的分析結(jié)果，對(duì)組合式應(yīng)急軌道梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　(5)應(yīng)急軌道梁承載力評(píng)估及正常使用性能的分析與評(píng)價(jià)基于預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合箱梁的相關(guān)計(jì)算理論，結(jié)合預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝鋼箱-混凝土組合式應(yīng)急軌