高速鐵路橋上無砟道岔系統(tǒng)空間精細化設計理論及試驗研究.pdf

1、隨著高速鐵路的建設與發(fā)展，由于軌道高平順性、高穩(wěn)定性的要求及環(huán)保、地形、地質等諸多條件的限制，會有相當數(shù)量的無砟道岔設置在大橋、特大橋或高架結構上，形成高速鐵路橋上無砟道岔結構。高速鐵路橋上無砟道岔系統(tǒng)不僅綜合了無縫道岔、橋上無縫線路、無砟軌道以及大跨度橋梁的技術特點，而且衍生出一系列新的技術難點，已經(jīng)成為軌道工程研究領域面臨的重大技術難題之一。
　　本文在國內外橋上道岔研究資料調研分析的基礎上，基于大系統(tǒng)及協(xié)同仿真理論，自主建立

2、了高速鐵路橋上無砟道岔的精細化空間耦合模型，采用以靜為主、靜動結合的分析方法，對高速鐵路橋上無砟道岔的參數(shù)影響規(guī)律及典型設計難題進行了系統(tǒng)研究，設計開展了高速鐵路橋上無砟道岔的現(xiàn)場綜合試驗，并對高速鐵路橋上無砟道岔典型工點進行了系統(tǒng)檢算評估，成功指導了鄭西等高速鐵路橋上無砟道岔的設計。本文的主要研究工作及成果如下:
　　(1)建立了高速鐵路橋上無砟道岔精細化空間耦合模型。
　　基于無縫道岔（車輛）-無砟軌道-橋梁-墩臺的相互

3、作用機理，首次建立了完善的高速鐵路橋上無砟道岔精細化空間耦合模型。模型由無縫道岔（車輛）、無砟軌道、橋梁、墩臺結構以及相互作用模塊組成，不僅利用實體單元實現(xiàn)了道岔板、底座板、限位凹槽、道岔梁等結構實際尺寸及物理屬性的準確模擬，而且詳盡考慮了道岔里軌截面變化、轉轍機作用等細部因素及限位器、間隔鐵、扣件、滑動層等部件的非線性作用。
　　(2)開展室內及現(xiàn)場試驗研究，提出了高速鐵路橋上無砟道岔關鍵設計參數(shù)的合理取值。
　　既有參數(shù)

4、多適用于普速或提速道岔，不能滿足高速鐵路橋上無砟道岔的設計需要。針對目前研究的不足，率先開展了高速道岔扣件阻力、間隔鐵阻力等關鍵參數(shù)的室內試驗研究，參與了砂漿層阻力、制動力率等參數(shù)的現(xiàn)場試驗，提出了關鍵設計參數(shù)的合理取值，形成了完整的高速鐵路橋上無砟道岔設計參數(shù)體系。
　　(3)系統(tǒng)研究掌握了高速鐵路橋上無砟道岔的力學特性及參數(shù)影響規(guī)律。
　　利用精細化空間耦合模型，揭示了無縫道岔-無砟軌道-橋梁-墩臺的相互作用機理，研究掌

5、握了高速鐵路橋上無砟道岔在不同荷載作用下的力學特性，對轍跟結構型式、扣件阻力、摩擦板長度、橋墩剛度、道岔梁跨度及型式等主要參數(shù)的影響規(guī)律進行了系統(tǒng)研究，提出了高速鐵路橋上無砟道岔的合理設計建議。
　　(4)采用靜動結合的方法，研究了高速鐵路橋上無砟道岔的關鍵設計難題。
　　針對既有研究方法的不足，首次采用靜動結合的方式，對溫度-車輛荷載耦合作用場的影響、岔橋相對位置及道岔梁間簡支梁的設置等難以單純從靜力或動力角度解決的高速鐵

6、路橋上無砟道岔設計難題進行了深入研究，為高速鐵路橋上無砟道岔的研究提供了新的思路。
　　(5)設計開展了高速鐵路橋上無砟道岔的靜、動態(tài)綜合試驗研究，對精細化理論進行了有效驗證。
　　在鄭西高速鐵路渭南北站和京滬高速鐵路徐州東站，對橋上無砟道岔的鋼軌溫度力、鋼軌及橋梁位移、橫向變形、無砟軌道溫度及結構動力響應等進行了系統(tǒng)測試，把握了結構的實際受力變形規(guī)律，有效驗證了精細化設計理論，掌握了里軌伸縮的車輛碾壓影響值、無砟軌道溫度分