高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路設(shè)計(jì)理論及方法研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的展開(kāi)，大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)頻繁應(yīng)用于跨越溝谷、河流及道路，在長(zhǎng)大橋梁上鋪設(shè)無(wú)砟軌道無(wú)縫線路已不可避免。目前，我國(guó)分別在京津城際鐵路、武廣高速鐵路、鄭西高速鐵路、滬寧城際鐵路、廣珠城際鐵路、京滬高速鐵路、廣深港高速鐵路、鄭武高速鐵路、合福高速鐵路及滬昆高速鐵路等線路中的長(zhǎng)大橋梁上鋪設(shè)了無(wú)砟軌道無(wú)縫線路。但是，在相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和維修中暴露出了一些問(wèn)題，仍亟待研究解決。
　　本文針對(duì)當(dāng)前高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道

2、無(wú)縫線路設(shè)計(jì)理論及方法研究中存在的不足，在綜合分析國(guó)內(nèi)外橋上無(wú)縫線路研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，考慮高速車輛、無(wú)縫線路、無(wú)砟軌道和長(zhǎng)大橋梁之間的相互作用機(jī)理，建立空間耦合的靜、動(dòng)力學(xué)理論分析模型，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，從理論和試驗(yàn)角度對(duì)高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的靜、動(dòng)力學(xué)特性開(kāi)展研究分析和檢算評(píng)估，并對(duì)可適應(yīng)的溫度跨長(zhǎng)進(jìn)行研究，對(duì)設(shè)計(jì)提出合理化的建議。本文的主要工作和成果如下:
　　1、研究了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的設(shè)計(jì)參

3、數(shù)合理取值
　　國(guó)內(nèi)外對(duì)于普通橋上無(wú)縫線路或有砟軌道無(wú)縫線路的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了一些理論與試驗(yàn)研究，但針對(duì)高速鐵路長(zhǎng)大橋梁上鋪設(shè)的無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的設(shè)計(jì)參數(shù)的研究相對(duì)較為缺乏。針對(duì)既有研究的不足，通過(guò)研究和分析德國(guó)、日本、其他國(guó)家及組織與我國(guó)在橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)參數(shù)取值方面的差異，確定了本文研究中應(yīng)采用的設(shè)計(jì)參數(shù)合理取值。
　　2、建立了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的空間耦合精細(xì)化靜力分析模型，對(duì)其靜力學(xué)特性和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)

4、律進(jìn)行了詳細(xì)的研究
　　基于無(wú)縫線路、無(wú)砟軌道和長(zhǎng)大橋梁之間的相互作用機(jī)理，首次建立了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的空間耦合精細(xì)化靜力分析模型，詳盡、細(xì)致地考慮了鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、凸形擋臺(tái)、樹(shù)脂填充層、雙塊式軌枕、道床板、隔離層、限位凹槽、橡膠墊板、支撐層、滑動(dòng)層、固結(jié)機(jī)構(gòu)、高強(qiáng)度擠塑板、L型側(cè)向擋塊、長(zhǎng)大橋梁、橋墩、摩擦板、端刺、路基土體等結(jié)構(gòu)的實(shí)際參數(shù)和細(xì)部構(gòu)成。對(duì)溫度變化、撓曲作用和制動(dòng)條件下各細(xì)部

5、結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)特性和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分析了既有病害的形成機(jī)理，對(duì)設(shè)計(jì)提出了合理化的建議。
　　3、推導(dǎo)了適用于計(jì)算臺(tái)后錨固體系縱向受力與變形的解析算法
　　綜合考慮底座板、摩擦板、隔離層、端刺結(jié)構(gòu)和路基土體的相互作用關(guān)系，推導(dǎo)出了適用于計(jì)算臺(tái)后錨固體系縱向受力與變形的解析算法，并與有限元空間耦合模型進(jìn)行了相互驗(yàn)證。基于所建立的解析算法，分析了大端刺設(shè)計(jì)尺寸、小端刺數(shù)量等對(duì)臺(tái)后錨固體系縱向位移的影響規(guī)律。

6、r>　　4、建立了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的空間耦合精細(xì)化動(dòng)力分析模型，對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究
　　基于高速車輛、無(wú)縫線路、無(wú)砟軌道和長(zhǎng)大橋梁之間的動(dòng)力耦合作用機(jī)理，將高速車輛視為多剛體系統(tǒng)，充分考慮車體、轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)、軸箱懸掛和中央懸掛系統(tǒng)的各種非線性因素，詳盡地考慮鋼軌、扣件、無(wú)砟軌道、長(zhǎng)大橋梁、端刺錨固體系等結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，通過(guò)剛?cè)狁詈霞夹g(shù)，建立了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的空間耦合

7、精細(xì)化動(dòng)力分析模型。對(duì)高速條件下各細(xì)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了計(jì)算和驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究，對(duì)比分析了不同無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式條件下的各項(xiàng)動(dòng)力響應(yīng)。
　　5、開(kāi)展了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的現(xiàn)場(chǎng)靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究
　　通過(guò)鄭西高速鐵路長(zhǎng)大橋梁?jiǎn)卧綗o(wú)砟軌道無(wú)縫線路和京滬高速鐵路京杭運(yùn)河特大橋縱連式無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的現(xiàn)場(chǎng)靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，測(cè)試了單元式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度梯度分布規(guī)律，研究了長(zhǎng)大橋梁上縱連式無(wú)砟軌

8、道無(wú)縫線路鋼軌溫度力變化規(guī)律，掌握了高速車輛、無(wú)縫線路、無(wú)砟軌道和長(zhǎng)大橋梁之間的耦合振動(dòng)規(guī)律，評(píng)估了高速車輛通過(guò)長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路時(shí)的安全性與平穩(wěn)性。
　　6、進(jìn)行了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路典型工點(diǎn)的靜、動(dòng)態(tài)檢算評(píng)估
　　應(yīng)用高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路設(shè)計(jì)理論，在對(duì)各項(xiàng)靜、動(dòng)態(tài)檢算評(píng)估指標(biāo)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總的基礎(chǔ)之上，采用本文所建立的空間耦合精細(xì)化靜、動(dòng)力分析模型，針對(duì)滬昆高速鐵路長(zhǎng)昆線岔河特大橋上雙塊式

9、無(wú)砟軌道無(wú)縫線路和京滬高速鐵路京杭運(yùn)河特大橋上CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道無(wú)縫線路等兩處典型工點(diǎn)，進(jìn)行了全面的靜、動(dòng)態(tài)檢算評(píng)估。
　　7、研究了高速鐵路長(zhǎng)大橋梁無(wú)砟軌道無(wú)縫線路可適應(yīng)的合理溫度跨長(zhǎng)
　　當(dāng)橋梁跨度大到一定程度時(shí)，為保證軌道和橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用，必須采用一定數(shù)量的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。如何確定鋪設(shè)無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的大跨度混凝土橋梁合理的溫度跨長(zhǎng)，盡量減少鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)置是高速鐵路長(zhǎng)大橋上無(wú)砟軌道無(wú)縫線路設(shè)計(jì)的核心技術(shù)