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试议耦合高速铁路无砟轨道桥梁梁端变形相关理由

收藏本文 2024-03-28 点赞:7542 浏览:24012 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着我国高速铁路的迅猛进展,无砟轨道运用日益广泛。无砟轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道砟道床而组成的轨道结构形式,它具有良好的稳定性、平顺性、耐久性。对于无砟轨道线路,由于梁端竖向转角的影响,造成在梁缝处轨道的局部隆起,使接缝一侧的钢轨扣件产生钢轨上拔力,另一侧造成轨下垫板下压的现象。另外,接缝范围内钢轨支点对轨道板(或混凝土道床板)的上拔力大于轨道板(或混凝土道床板)的自重时,会导致轨道的整体失稳。同时,相邻两跨桥梁之间及桥梁与桥台之间的转角、错台变形会产生轨道几何状态的不平顺,进而影响列车运转的舒适性和平稳性。针对上面陈述的不足,本论文以室内试验和有限元仿真浅析为探讨手段,系统探讨了梁端变形对无砟轨道强度和动车组通过梁端区域时安全性、舒适性的影响,为梁端限值的制定奠定了基础。本论文借鉴国外相关探讨,针对我国高速铁路所采取的无砟轨道结构类型,依据无砟轨道各部件强度,确定了扣件上拔力、下压力限值和钢轨应力限值及梁端无砟轨道稳定系数;参考日本国铁舒适度评定标准,考虑到梁端变形的局部影响范围,给出动车组通过梁端区域时的瞬时安全性、舒适度指标。上面陈述的相关参数限值的确定为梁端变形限值制定确立了前提条件。本论文采取弹性支承梁模型,进行了梁端变形对扣件附加力和钢轨应力影响的论述浅析;利用影响线策略和最优化原理,计算了24m、32m和40m三种不同跨度简支箱梁分别在ZK活载和四种类型的动车组荷载作用下跨中挠度最大值和梁端转角最大值,浅析了梁端转角与挠跨比之间的比例联系,得出桥梁刚度设计制约因素为梁端转角限值。模拟桥梁梁端变形,进行了室内试验探讨。通过室内试验,得出了WJ-7型扣件系统刚度曲线,试验探讨了梁端竖向转角和错台对扣件附加力、钢轨应力的影响幅值和范围。利用ANSYS有限元程序建立的3D-实体单元有限元模型模拟了室内试验工况,利用室内试验结果对有限元模型进行了进一步的验证;再利用参数化3-D实体单元模型浅析了梁端伸出长度、扣件间距、扣件刚度及无砟轨道结构类型等因素对扣件附加力、钢轨附加应力的影响规律。本论文采取Abaqus有限元程序建立车辆-轨道-桥梁耦合动力浅析模型,单元划分均采取六面体映射网格划分。以桥梁-线路-车辆耦合动力浅析有限元模型为基础,分别计算了梁端发生竖向转角、竖向错台和横向转角、横向错台四种工况下动车组分别以300km/h和350km/h通过时的运转安全性和舒适性,浅析了动车组通过梁端变形区域时安全性、舒适性随变形幅值的变化规律。关键词:高速铁路论文无砟轨道论文梁端变形论文静强度论文耦合动力浅析论文

    摘要4-6

    Abstract6-11

    1. 绪论11-29

    1.1 探讨背景11-13

    1.2 国外无砟轨道和桥梁变形限值探讨概况13-22

    1.2.1 日本14-18

    1.2.2 德国18-22

    1.3 国内无砟轨道桥梁变形限值规定22-26

    1.3.1 国内无砟轨道概况22-24

    1.3.2 我国无砟轨道桥梁变形限值规定24-26

    1.4 本论文主要探讨内容及革新点26-29

    1.4.1 主要探讨内容26-28

    1.4.2 革新点28-29

    2. 梁端变形相关参数限值29-47

    2.1 桥梁梁端变形定义及分类29-30

    2.2 轨道结构静强度限值30-34

    2.2.1 扣件系统刚度浅析30-31

    2.2.2 扣件上拔力限值31

    2.2.3 扣件下压力限值31-32

    2.2.4 钢轨应力限值32-33

    2.2.5 梁端轨道板稳定性33-34

    2.3 列车运转安全性、舒适性标准34-46

    2.3.1 列车运转安全性34-39

    2.3.2 列车运转舒适性39-46

    2.4 本章小结46-47

    3. 梁端变形相关论述浅析与剖析解47-61

    3.1 跨中挠度与梁端竖向转角联系论述浅析47-50

    3.1.1 计算活载图示47-48

    3.1.2 简支梁跨中挠度与梁端转角联系浅析48-50

    3.2 轨道结构静强度剖析解50-59

    3.2.1 梁端转角作用50-52

    3.2.2 梁端错台作用52-54

    3.2.3 支承弹性系数的确定54

    3.2.4 主要计算结果54-59

    3.3 本章小结59-61

    4. 梁端变形浅析的有限元模型61-108

    4.1 CAE 软件平台选取61-63

    4.1.1 静强度仿真计算平台61-62

    4.1.2 动态响应仿真计算平台62-63

    4.2 静强度计算模型63-79

    4.2.1 室内试验有限元模型63-66

    4.2.2 桥梁-轨道结构有限元模型66-73

    4.2.3 模型浅析与比选73-79

    4.3 动态响应计算模型79-90

    4.3.1 模型建立79-81

    4.3.2 轮轨接触数学描述81-84

    4.3.3 轨道不平顺选取84-90

    4.4 计算模型验证90-106

    4.4.1 静强度室内试验探讨90-92

    4.4.2 静强度计算模型验证92-97

    4.4.3 动态响应现场试验97-98

    4.4.4 动态响应计算模型验证98-106

    4.5 本章小结106-108

    5. 梁端变形对无砟轨道结构静强度的影响浅析108-145

    5.1 室内试验数据浅析108-120

    5.1.1 扣件系统刚度曲线测定108-116

    5.1.2 板端转角引起扣件附加力浅析116-117

    5.1.3 板端错台引起的扣件附加力浅析117-118

    5.1.4 不同伸出长度对扣件附加力影响118-120

    5.2 结构参数对静强度影响浅析120-134

    5.2.1 不同转角方式120-122

    5.2.2 扣件刚度K_F122-125

    5.2.3 梁端伸出长度125-128

    5.2.4 扣件间距128-133

    5.2.5 梁体高度133-134

    5.3 轨道结构类型对静强度影响浅析134-136

    5.4 梁端无砟轨道强度检算136-142

    5.4.1 计算荷载136-139

    5.4.2 计算附加力的荷载组合139-141

    5.4.3 检算示例141-142

    5.5 本章小结142-145

    6. 梁端变形对列车运转安全性和舒适性的动力影响浅析145-179

    6.1 梁端转角对列车运转安全性和舒适性的动力影响浅析145-165

    6.1.1 垂直方向转角145-159

    6.1.2 水平方向转角159-165

    6.2 梁端错台对列车运转安全性和舒适性的动力影响浅析165-177

    6.2.1 垂直方向错台165-171

    6.2.2 水平方向错台171-177

    6.3 本章小结177-179

    7. 结论与展望179-183

    7.1 主要结论179-182

    7.2 展望182-183

    主要符号表183-185

    第二章 183-184

    第三章 184-185

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