高速鐵路無砟軌道橋梁梁端變形相關(guān)問題研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展，無砟軌道應(yīng)用日益廣泛。無砟軌道是以混凝土或?yàn)r青砂漿取代散粒道砟道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)形式，它具有良好的穩(wěn)定性、平順性、耐久性。對于無砟軌道線路，由于梁端豎向轉(zhuǎn)角的影響，造成在梁縫處軌道的局部隆起，使接縫一側(cè)的鋼軌扣件產(chǎn)生鋼軌上拔力，另一側(cè)造成軌下墊板下壓的現(xiàn)象。另外，接縫范圍內(nèi)鋼軌支點(diǎn)對軌道板（或混凝土道床板）的上拔力大于軌道板（或混凝土道床板）的自重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軌道的整體失穩(wěn)。同時(shí)，相鄰兩跨橋梁之間及橋梁與橋臺(tái)

2、之間的轉(zhuǎn)角、錯(cuò)臺(tái)變形會(huì)產(chǎn)生軌道幾何狀態(tài)的不平順，進(jìn)而影響列車運(yùn)行的舒適性和平穩(wěn)性。針對上述問題，本文以室內(nèi)試驗(yàn)和有限元仿真分析為研究手段，系統(tǒng)研究了梁端變形對無砟軌道強(qiáng)度和動(dòng)車組通過梁端區(qū)域時(shí)安全性、舒適性的影響，為梁端限值的制定奠定了基礎(chǔ)。
　　本文借鑒國外相關(guān)研究，針對我國高速鐵路所采用的無砟軌道結(jié)構(gòu)類型，依據(jù)無砟軌道各部件強(qiáng)度，確定了扣件上拔力、下壓力限值和鋼軌應(yīng)力限值及梁端無砟軌道穩(wěn)定系數(shù);參考日本國鐵舒適度評定標(biāo)準(zhǔn)，考慮

3、到梁端變形的局部影響范圍，給出動(dòng)車組通過梁端區(qū)域時(shí)的瞬時(shí)安全性、舒適度指標(biāo)。上述相關(guān)參數(shù)限值的確定為梁端變形限值制定確立了前提條件。
　　本文采用彈性支承梁模型，進(jìn)行了梁端變形對扣件附加力和鋼軌應(yīng)力影響的理論分析;利用影響線方法和最優(yōu)化原理，計(jì)算了24m、32m和40m三種不同跨度簡支箱梁分別在ZK活載和四種類型的動(dòng)車組荷載作用下跨中撓度最大值和梁端轉(zhuǎn)角最大值，分析了梁端轉(zhuǎn)角與撓跨比之間的比例關(guān)系，得出橋梁剛度設(shè)計(jì)控制因素為梁端轉(zhuǎn)

4、角限值。
　　模擬橋梁梁端變形，進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究。通過室內(nèi)試驗(yàn)，得出了W J-7型扣件系統(tǒng)剛度曲線，試驗(yàn)研究了梁端豎向轉(zhuǎn)角和錯(cuò)臺(tái)對扣件附加力、鋼軌應(yīng)力的影響幅值和范圍。利用ANSYS有限元程序建立的3D-實(shí)體單元有限元模型模擬了室內(nèi)試驗(yàn)工況，利用室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對有限元模型進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證;再利用參數(shù)化3-D實(shí)體單元模型分析了梁端伸出長度、扣件間距、扣件剛度及無砟軌道結(jié)構(gòu)類型等因素對扣件附加力、鋼軌附加應(yīng)力的影響規(guī)律。