市域铁路曲线半径与桥梁最大温度跨度关系分析

市域铁路小半径曲线大跨度连续梁地段,易产生桥上无缝线路检算不通过的问题。而钢轨伸缩调节器作为轨道结构薄弱环节,因其铺设条件严苛及自身问题,设计时较少考虑。在不设置钢轨伸缩调节器的原则基础上,采用有限元方法建立“线桥墩一体化”计算模型,对线路曲线半径与桥梁最大温度跨度关系进行分析探讨。结果表明:桥梁温度跨度与钢轨总应力呈一定的线性关系,可采用公式L=kσ+b来拟合表达;正线平面最小曲线半径R=350 m地段,计算得到的桥梁最大温度跨度值为132.9 m;曲线半径越小,允许的桥梁最大温度跨度值也越小。计算得到各级小半径曲线工况下对应的桥梁最大温度跨度值,在桥梁与轨道专业协同设计中,连续梁主跨与边跨设计取值建议参考对应的限值进行。

用于铺设Ⅱ型板式轨道的大跨连续梁桥合理温度跨度研究

大跨度混凝土桥梁结构型式在我国高速铁路中被广泛采用,但铺设无砟轨道的极限温度跨度成为困扰桥上Ⅱ型板式轨道的设计难题。根据桥上Ⅱ型板式轨道结构特点,建立桥上Ⅱ型板式轨道线-板-桥-墩非线性空间一体化模型,并在有限元软件ABAQUS中建立对应的有限元模型,探索不同荷载工况作用下,轨道结构受力和变形随温度跨度增长的特点,并运用桥上无缝线路设计理论和极限状态法对轨道结构进行检算。研究结果表明:随着温度跨度的增长,轨道结构受力有不同程度的增长,荷载工况中桥梁伸缩影响最大。当温度跨度达到496 m时,钢轨、轨道板检算均满足要求,但此时底座板已达到正常使用极限状态的控制条件。因此,建议用于铺设Ⅱ型板式轨道的大跨连续梁桥温度跨度不宜大于496 m。

桥上无缝线路温度跨度的极值影响因素分析

为科学合理地确定不设钢轨伸缩调节器的桥梁温度跨度,通过建立线桥墩一体化计算模型,研究各种因素对有砟桥上无缝线路最大温度跨度的影响。研究结果表明:钢轨顶面垂磨增大,最大温度跨度逐渐减小;墩顶纵向水平位移增大,最大温度跨度与墩顶位移近似成等比例减少;制动力对钢轨升温幅度较大时的最大温度跨度有一定影响;大机维修所确定的温度跨度要比大机清筛的小;为减缓地震对桥梁纵移、横移的影响,高速铁路桥梁设计中应采用防落梁装置。综合分析后,考虑了轨温变化幅度、墩高2个影响因素,得出了桥梁温度跨度极值的建议值,如最大墩高小于30 m,轨温变化幅度分别为30,40和50℃时,温度跨度极值分别建议为320,300和280 m。

桥梁温度跨度对纵连底座板受力及配筋的影响

考虑轨道与桥梁相互作用特点,建立桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道空间力学模型,分析桥梁温度跨度对纵连底座板制动力和伸缩力的影响,根据不同桥梁温度跨度下的纵向力,按极限状态法对纵连底座板进行配筋设计。结果表明:当桥梁温度跨度小于482 m时,纵连底座板最大制动力随着温度跨度增加迅速增大,温度跨度超过482 m后纵连底座板的最大制动力趋于稳定;纵连底座板最大伸缩力随着桥梁温度跨度线性增大;纵连底座板配筋率增幅小于桥梁温度跨度的增幅。

桥梁温度跨度对CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路的影响

为探索桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道的桥梁温度跨度的合理限值,运用线板桥墩一体化模型计算了不同温度跨度下钢轨制动力和伸缩力,基于弹性点支承梁理论分析了桥梁温度跨度对钢轨强度的影响,运用屈曲有限元分析了桥梁温度跨度对无缝线路稳定性的影响,根据钢轨与轨道板的相对位移分析了桥梁温度跨度对扣件耐久性的影响。结果表明,为保证无缝线路强度、稳定性及扣件耐久性,桥梁温度跨度的合理限值为482 m。

高速铁路整体桥梁墩柱刚度和温度跨度研究

研究目的:高速铁路整体式桥梁的分跨布置、墩柱刚度等设计参数与梁轨相互作用密切相关,当参数取值不合理时,将出现桥上钢轨变形过大、失稳、断裂等问题。为确保桥上线路安全运行,得到设计参数的取值范围及相关关系,本文基于双折线、多折线非线性阻力模型来模拟梁轨纵向阻力,建立梁轨微段受力平衡方程来得到钢轨的应力与位移等参数。分别结合钢轨强度、梁轨相对位移、墩顶位移、轨缝宽度及钢轨稳定性等约束条件,确定出桥梁温度跨度和墩柱刚度的相互关系及取值范围。研究结论:(1)温度跨度和墩柱刚度的取值主要受钢轨强度约束的影响,梁轨相对位移、墩顶位移、轨缝宽度和钢轨稳定性限值条件影响较小;(2)提出了温度跨度和墩柱刚度两个参数在规范限值条件下的相关关系计算公式;(3)本文算法及所得计算式可为整体式桥梁设计提供一定的参考。

CRTS Ⅰ板式无砟轨道连续梁桥温度跨度研究

通过建立钢轨-轨道板-桥梁-墩台垂向耦合静力分析模型,研究伸缩工况、制动工况和挠曲工况对温度跨度的影响,并最终确定铺设CRTSⅠ板式无砟轨道的连续梁桥温度跨度极值。在此基础上对轨道结构和桥墩进行检算,结果表明当扣件纵向阻力调整为17.8 kN/m/轨时,凸台所受剪力刚好未超限。

桥梁温度跨度对双块式无砟轨道无缝线路的影响研究

为研究桥梁温度跨度对桥上双块式无砟轨道无缝线路的影响,运用线板桥墩一体化模型,计算不同温度跨度下,分别采用常阻力和小阻力扣件时的钢轨纵向力、道床板纵向力、抗剪凸台纵向力、梁轨相对位移以及钢轨断缝,分析桥梁温度跨度对轨道结构强度与变形的影响。结果表明:(1)随着桥梁温度跨度的增加,钢轨伸缩、挠曲、制动附加力和梁轨相对位移均增大;道床板、抗剪凸台纵向力和钢轨断缝保持不变。(2)扣件阻力减小时,轨道结构纵向力均减小;但梁轨相对位移和钢轨断缝增大。(3)为保证钢轨强度要求,当桥上铺设常阻力扣件时,桥梁温度跨度限值可取135m;当桥上铺设小阻力扣件时,桥梁温度跨度限值可取250m。

对称连续梁桥上无缝线路最大温度跨度适应性研究

研究目的:我国地域辽阔,各地区地理环境差异显著,桥梁跨度以及环境气候复杂程度都已经远超过德国和日本,相应桥上无缝线路设计所面临技术难度是国外所不具备的,现有桥上无缝线路检算虽精度较高,但必须每桥一算,在项目决策阶段检算工作量较大。为简化无缝线路的检算工作,本文提出利用近似公式对无缝线路强度进行定性检算,为项目初期桥梁温度跨度设计提供指导性建议。研究结论:通过对对称连续梁不同温度跨度钢轨应力的检算总结出齐齐哈尔、西安、成都三地不设钢轨伸缩调节器的最大温度跨度。(1)铺设常阻力扣件:齐齐哈尔地区,直线段最大温度跨度小于120 m,曲线段小于120 m;西安地区,直线段最大温度跨度小于130 m,曲线段小于120 m;成都地区,直线段最大温度跨度小于180 m,曲线段小于150 m;(2)铺设小阻力扣件:齐齐哈尔地区,直线段最大温度跨度小于160 m,曲线段小于130 m;西安地区,直线段最大温度跨度小于220 m,曲线段小于170 m;成都地区,直线段最大温度跨度大于220 m,曲线段大于220 m;(3)本文所得出的结论可适用于对称连续梁,桥墩纵向线刚度在3 000 kN/cm左右的直线及曲线地段。

长大混凝土桥梁无砟轨道温度跨度的研究

研究目的:大跨度混凝土桥上铺设无砟轨道和无缝线路是我国客运专线建设的关键技术之一,对桥梁和轨道工程都是一个严峻考验。对于长大混凝土桥上无缝线路,是否设置钢轨伸缩调节器是困扰长大混凝土桥上无缝线路设计的难题。本文对我国大跨度桥梁无砟轨道无缝线路设计进行研究分析。研究结论:通过对我国大跨度桥梁无砟轨道无缝线路设计研究分析和既有长大混凝土桥梁工点无砟轨道无缝线路运营情况现场调研发现;(1)铺设无砟轨道的大跨度混凝土桥梁温度跨度超过一定范围将引起轨道结构的病害;(2)通过在桥上采用小阻力扣件即减小桥上扣件的纵向阻力,可以降低钢轨最大纵向附加力及轨道结构的受力;(3)随着桥梁温差取值的增大,钢轨与桥墩受力及轨道和桥梁结构的变形都有明显增大;(4)必须加大大跨度桥上无缝线路监测的力度,加强无缝线路设计参数的试验研究。

Ni-Mn-Ga合金马氏体相变温度与相变温度跨度的等静压调控

Ni-Mn基合金在磁驱动器、传感器、固态磁制冷、负热膨胀材料等领域具有潜在的应用价值。相变温度跨度较窄制约了Ni-Mn基合金的实际应用。为了有效拓宽相变温度跨度,以Ni_(55.5)Mn_(18)Ga_(26.5)为研究对象,利用实验手段研究合金的结构、相变特性以及相变温度跨度与等静压的内在关系。结果表明:合金在室温下为四方马氏体结构,其马氏体相变温度高于室温。马氏体相变温度与相变温度跨度均随等静压的增大而逐步增大。在正、反马氏体相变过程中,相变峰值温度与相变温度跨度对等静压的敏感度分别约为29.35、25.88 K/GPa和42.11、39.46 K/GPa。显然,等静压的应用不仅有利于驱动Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变,而且有助于其相变温度跨度的拓宽。这些研究结果为Ni-Mn-Ga合金相变的调控与相变温度跨度的拓宽具有较好的指导意义。

连续刚构梁桥上无缝线路温度跨度研究

温度跨度对桥上无缝线路钢轨伸缩附加力影响很大,是设置钢轨伸缩调节器的关键因素之一.基于连续刚构梁桥墩纵向水平刚度以及两侧简支梁支座布置对桥上无缝线路受力变形的影响,采用理论分析和ANSYS有限元软件研究了连续刚构梁桥上无缝线路温度跨度.结论表明刚构墩刚度越大,温度力作用下钢轨伸缩附加力越小,桥梁变形越小,但影响很小;制动力作用下,梁轨快速相对位移和钢轨制动附加力越小,但影响较大.分析时一般可将连续刚构梁桥简化为仅有一个固定支座且位于其几何中点处的连续梁,温度跨度即为该点到相邻一跨(联)桥上固定支座之间的距离,分析计算精度可满足桥上无缝线路设计检算的需要.研究结果对我国大跨度连续刚构桥桥上无缝线路的建设有着重要的指导作用.

室温磁制冷活性蓄冷器制冷性能的实验研究

采用金属钆作为磁性材料,建立了室温磁制冷系统实验台,开发了控制和采集系统,实验研究了在几种典型工况下室温磁制冷活性蓄冷器的热力性能,获得了制冷量的数据.实验结果表明,在3℃的温度跨度下,该系统可获得18.7W的制冷量.对温度区间、温度跨度、流动时间和流量几种情况的研究表明在实验范围内,温度跨度和流量的增大会使制冷量减小,流动时间的增加会使制冷量加速减小,温度区间跨越居里点能使制冷量有所增大.

线路纵向阻力形式对桥上无缝线路计算影响

为了研究线路纵向阻力形式对桥上无缝线路纵向力的影响,基于梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立了线-桥-墩一体化计算模型,以多跨简支梁为例,分析了常阻力、双线性和幂指数型等不同形式的线路阻力对计算桥上无缝线路时的影响。计算结果表明:常量阻力下计算得到的钢轨伸缩力较双线性及幂指数型阻力要小,且随温度跨度的增加双线性和幂指数型计算结果越来越接近,而常量阻力与两者差别逐渐增大;计算钢轨制动力时,常量阻力计算结果要小得多,且梁轨相对位移较大,已超出我国检算标准;不同钢轨降温幅度下,双线性和幂指数型阻力计算的钢轨断缝值基本相同,但却远小于常量阻力,且钢轨降温幅度越大,差别越大。由此可知,应重视线路阻力形式的选取,尽量由实际测试数据进行拟合,使其能模拟真实的现场情况。

高铁长大桥上不同无砟轨道无缝线路受力研究

研究目的:为对比桥上铺设不同无砟轨道时对应无缝线路受力规律,本文基于有限元方法及梁轨相互作用原理,分别建立大跨度桥上纵连板式、单元板式及双块式无砟轨道有限元模型,分析实测温度工况及制挠力耦合作用下,不同无砟轨道对应的无缝线路受力规律及桥梁理论最大温度跨度,并比较制动墩墩顶刚度、扣件阻力等参数对无缝线路受力及最大温度跨度的影响。研究结论:(1)相同桥梁温度跨度下,双块式无砟轨道钢轨附加应力最大,纵连板式无砟轨道钢轨附加应力最小,且纵连板式无砟轨道钢轨附加应力远小于铺设单元板式或双块式无砟轨道时对应钢轨附加应力;(2)采用常阻力扣件时,当制动墩墩顶刚度由1 500 k N/cm增大到8 000 k N/cm时,单元板式无砟轨道最大温度跨度由93.3 m增大到105 m,双块式无砟轨道最大温度跨度由60 m增大到75.8 m,而纵连板式无砟轨道钢轨附加应力受墩顶刚度的影响很小;(3)纵连板式无砟轨道对应桥梁最大温度跨度需同时考虑钢轨附加应力及墩顶纵向位移限值;(4)扣件阻力大小对单元板式及双块式无砟轨道钢轨附加应力影响较大,采用小阻力扣件后,两者对应最大温度跨度分别增大约1.5、2.0倍,小阻力扣件可以有效的减小单元板式及双块式无砟轨道钢轨附加应力;(5)本研究成果可为不同无砟轨道应用及对应桥梁跨度设计提供参考。

圆柱型活性蓄冷器制冷性能的实验研究

在往复式活性蓄冷器实验系统的基础上设计开发了圆柱型活性蓄冷器,并对管路流程进行了优化。以金属钆为磁性工质,实验研究了蓄冷器的热力性能,获得了蓄冷器内温度分布及制冷性能数据。实验结果表明:在不同温度区间、温跨、换热流体流量及流动时间的条件下,蓄冷器存在最佳单向流动时间与最佳换热流体流量;系统在3K的温跨下可获得11.35W的最大制冷量;蓄冷器的制冷量和COP随温跨与温区的增加而减小。

桥上无缝线路钢轨伸缩附加力算法研究

研究目的:目前的梁轨伸缩力算法较多使用常量阻力计算模型,当跨径很大时,有可能不存在有力学意义的解。为了得到准确的桥上无缝线路钢轨在温度作用下的伸缩力解析算法,解决桥梁温度跨度取值以及合理的纵向阻力选择问题,本文采用非线性纵向阻力模型,根据扣件进入塑性变形区的位置将无缝线路分成若干个区段,通过建立平衡微分方程组,求解得到钢轨位移及伸缩力。研究结论:(1)依照无缝线路规范设计条件,计算了不同纵向阻力、不同跨度桥梁上钢轨最大应力以及梁轨最大相对位移;(2)在不考虑制动力的情况下,可得出基于钢轨强度限值下不同纵向阻力对应的温度跨度限值;(3)以70 mm和90 mm作为断缝宽度限值,得出线路纵向阻力的最小取值分别为17 N/(mm·线)和13 N/(mm·线);(4)本文算法可为桥上无缝线路的桥梁温度跨度及线路纵向阻力的选择提供依据。

大跨桥上无缝线路CRTSⅢ板式无砟轨道适应性研究

为研究大跨桥上无缝线路CRTSⅢ板式无砟轨道的适应性,运用线板桥墩一体化计算模型,计算不同温度跨度下,分别采用常阻力和小阻力扣件时的钢轨纵向力、道床板纵向力及作用在桥墩上的断轨力,分析桥梁温度跨度对轨道结构受力的影响。

曲弦钢桁加劲连续梁及新型纵向约束体系设计

针对新建郑州至阜阳高速铁路工程中(86+172+86)m和(45+75+172+75+45)m连续梁桥,提出并设计曲弦钢桁加劲连续梁结构和一种新型纵向约束体系。曲弦钢桁加劲连续梁由预应力混凝土连续梁和加劲钢桁组成。预应力混凝土连续梁采用单箱双室变高度箱形截面。加劲钢桁采用反向再分式桁架,在连续梁中支点附近采用曲弦的方式与混凝土梁相接。钢桁下弦节点与混凝土采用PBL剪力键及剪力钉传力。新型纵向约束体系为在全联均采用活动支座,不设纵向固定支座,在主墩墩顶设置温度限位装置、阻尼器及防落梁装置。桥梁纵向力由支座摩阻、温度限位装置、速度锁定器、防落梁装置协同承担,通过精确定位温度限位装置,将全梁温度跨度零点限制于中跨跨中附近,使结构的温度跨度减小到可以不必设置钢轨伸缩调节器。