道床阻力区域分布及退化对钢轨纵向力的影响

为深入探索有砟道床阻力演变对桥上无缝线路力学行为的影响,针对路基地段与桥上道床纵、横向阻力开展试验研究.以一座铁路常用双线特大连续梁桥为例,获得了桥上线路阻力分布特征,并提出实际道床在服役过程中存在局部阻力退化现象.在此基础上,建立了可考虑道床阻力非均匀分布与退化效应的桥上无缝线路纵向力学行为分析模型,开展了道床阻力分布及退化对大跨桥上无缝线路力学行为的影响分析.研究结果表明:桥上道床纵向阻力区域分布差异显著,桥跨中部纵向阻力值最大,阻力值为31.8 k N/枕,梁缝附近道床纵向阻力相对较小,阻力值为21.7 k N/枕,阻力退化效应明显;桥上道床横向阻力分布同样表现出一定区域分布特征,但退化效应并不明显,桥跨中部与梁缝处阻力值分别为31.7、25.5 k N/枕;由于受到温度荷载作用下梁体伸缩、列车动荷载作用下桥梁产生振动变位和梁端转角的影响,散体道床始终处于拉伸压缩的动态变化过程中,道床阻力表现出明显的退化特性;考虑道床阻力退化效应时,温度荷载作用下的钢轨伸缩附加力、钢轨位移、梁轨相对位移值有一定衰减,当桥梁温度跨度为140 m时,钢轨纵向附加力最大值减小约11.7%,且衰减率随着温度跨度的增加近似呈线性增长,按现有规范计算方法得到的梁轨相互作用结果偏大.

无缝线路钢轨纵向力及锁定轨温检测系统(NTS)的试用

介绍无缝线路钢轨纵向力及锁定轨温检测系统(NTS)的基本原理和系统组成,结合在济南局管京沪线和陇海线两处无缝线路上的试用结果,表明NTS实测无缝线路钢轨纵向力、锁定轨温与现场采用钢轨张拉器张拉施工的张拉力及锁定轨温,结果与现场实际锁定轨温相当吻合,获得了试用的成功。

列车制动与道床阻力对钢轨纵向力的影响分析

列车制动时在钢轨中产生的纵向力将直接影响到无缝线路的稳定性。采用有限单元法和解释法从理论上对列车制动时在钢轨中引起的纵向力与道床阻力之间的关系进行了探讨，并用算例对这一问题进行了分析，得出较大的道床纵向阻力可减小列车制动时引起的钢轨纵向位移和纵向力的结论。

考虑活动支座摩阻力的山区铁路连续梁桥墩纵向水平刚度限值研究

针对山区客货共线铁路连续梁桥墩工程造价高的问题,对山区客货共线铁路连续梁的桥墩纵向水平刚度合理取值进行研究.基于梁轨相互作用原理,建立考虑活动支座摩阻力的钢轨-桥梁-墩台一体化计算模型,研究活动支座摩阻力及桥墩纵向水平刚度对连续梁桥上无缝线路纵向力和变形的影响规律,提出考虑活动支座摩阻力的常用跨度连续梁桥墩纵向水平刚度限值.研究结果表明:活动支座摩阻力增强了连续梁与无缝线路的纵向约束,随着活动支座摩阻系数的增大,钢轨伸缩力、钢轨制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均减小;随着桥墩纵向水平刚度增大,钢轨伸缩力增大,钢轨制动力、梁轨相对位移及钢轨断缝值降低;不考虑活动支座摩阻力时,(32+48+32)m、(40+64+40)m和(48+80+48)m连续梁的桥墩纵向水平刚度限值分别为620、1020和1440 kN/(cm·双线);活动支座摩阻力可降低桥墩纵向水平刚度限值,不考虑桥梁活动支座摩阻力的连续梁桥墩纵向水平刚度限值是考虑活动支座摩阻力的桥墩纵向水平刚度限值的1.1~1.7倍,建议客货共线铁路连续梁桥上无缝线路及桥墩设计中应考虑活动支座摩阻力的影响.

应用电阻应变计的无缝线路纵向力测试原理及方案

针对无缝线路纵向力测试问题,在双向应变法原理的基础上,应用电阻应变计提出了一种新的无缝线路钢轨纵向力测试方案.综合考虑应变计热输出及同一钢轨断面温度非均匀分布的条件下,较为系统的阐述了基于电阻应变计的无缝线路纵向力测试原理,并对较为常用的既有测试方案的测试误差进行了对比分析.结果表明:钢轨断面温度的非均匀分布是测量误差的一个主要来源;采用电阻应变计测量无缝线路钢轨纵向及竖向应变时,必须考虑应变计的热输出以及钢轨纵向及竖向约束不同对相应的应变计热输出的影响;采用电阻应变计直接进行钢轨纵向力测量,无法将钢轨中的基本温度力及伸缩附加力进行分离;本文提出的测试方案不需附加补偿片,能够抵消荷载引起的弯曲应变,当两侧轨腰温差为2℃时,测量误差较之既有测试方案分别能够降低84.0%及60.3%.

城市轨道交通连续桩板结构上无缝线路纵向力分析

连续桩板结构与无缝线路间的梁轨相互作用规律复杂,为研究该结构上无缝线路的纵向力规律,以福州地铁6号线某一连续桩板结构过渡段为工程背景,运用梁轨相互作用原理,建立此过渡段梁轨相互作用有限元模型,进而分析该过渡段上无缝线路纵向力规律。研究结果表明:钢轨制动力受桥梁跨数,结构纵向刚度以及制动荷载位置的影响较大;简支梁桥上列车制动时,应以制挠力为分析指标;桩板结构上列车制动时,可以制动力为主要分析指标。桩板结构上钢轨伸缩力呈对称分布,且远大于简支梁桥上的钢轨伸缩力;增设变形缝能显著减小桩板结构上的钢轨伸缩力。对于长距离连续桩板结构,可在结构中点处设置钢轨伸缩调节器;钢轨断缝值受桩板结构温降影响显著,两者呈线性变化。

桥隧过渡段实腹式RC拱桥上无缝线路纵向力分布特征

以西成高铁52 m实腹式RC拱桥为例,建立考虑CRTS I型双块式无砟轨道结构的钢轨-道床板-实腹式钢筋混凝土拱桥三维实体模型,研究其无缝线路纵向力分布特征;在此基础上,探讨隧道的遮挡作用下钢轨、道床板的纵向温差对无缝线路纵向力的影响;以及长期收缩徐变作用下主拱圈分层施工对桥上无缝线路纵向力的影响。研究结果表明:拱桥伸缩力最大值出现在跨中,且数值较大,为主要控制性荷载;桥梁两端隧道遮挡作用对钢轨应力影响明显,不同道床板纵向温差条件下,钢轨应力增幅为1.0%～5.5%,钢轨纵向位移最大增幅14.8%;钢轨纵向温差条件下,钢轨应力与纵向位移较大,设计时应予以重视;考虑混凝土10 a收缩徐变的影响,主拱圈分层施工与一次浇筑相比,钢轨压应力减小20.6%,钢轨纵向位移减小14.9%。

市域铁路大跨连续梁桥上无缝道岔群纵向力学特性分析

文章以某市域铁路高架站后咽喉区(40+64+40) m四线变双线道岔梁+26 m简支梁+6×32 m单渡线道岔梁为工程背景,基于岔-桥相互作用原理和非线性有限单元法,建立岔-桥-墩一体化计算模型,分析不同轨道设计方案下大跨连续梁桥上无缝道岔群纵向力变化规律,并以规范要求开展设计检算,结果表明:(1)钢轨伸缩力、制动力峰值均出现在大跨连续梁右梁缝处;(2)全桥采用常阻力扣件时,钢轨伸缩力最大值达到965.1 kN,钢轨总应力超过容许应力限值;(3)采用小阻力扣件可大幅降低钢轨伸缩力,对钢轨制动力则影响不大;(4)铺设小阻力扣件、适当降低锁定轨温、放大断缝值要求等轨道措施可使得无缝道岔应力、位移指标满足设计要求。研究结果可为大跨连续梁桥上无缝道岔群轨道设计方案提供参考。

考虑加载历程和梁轨相互作用的桥上轨道受力分析

本文基于扣件纵向位移阻力弹塑性滞回模型,建立城市轨道交通简支高架桥与钢轨相互作用模型,进行考虑加载历程的梁轨相互作用研究。选定计算使用的模型及相关参数后,比较使用考虑加载历程方法与传统线性叠加方法所得钢轨纵向附加力的差异,分析往复荷载作用下钢轨纵向附加力的特点,以及线路最大有载阻力在一定范围内变化时钢轨纵向附加力的分布特征。研究结果表明钢轨在循环荷载作用下存在收敛的残余内力。

考虑活动支座摩阻的大跨连续梁桥上梁轨相互作用研究

为探究活动支座摩阻对大跨连续梁桥上无缝线路梁-轨相互作用的影响,基于梁-轨相互作用及有限元理论,将活动支座摩阻等效为非线性弹簧,建立可考虑活动支座摩阻的连续梁桥上无缝线路空间耦合模型,对考虑活动支座摩阻前、后的钢轨及桥墩结构受力变形展开对比分析。结果表明,活动支座摩阻增强了连续梁与无缝线路的纵向约束,当活动支座摩阻率从0增大至0.06时,温度作用下,连续梁桥上钢轨纵向力及梁轨相对位移峰值分别减小了24.32%和29.89%,连续梁桥固定墩纵向力增加了2.44倍;制动荷载作用下,钢轨制动力、梁轨相对位移及连续梁桥固定墩纵向力分别减小了53.51%、56.94%和41.63%;断轨工况下,部分断轨力通过活动支座摩阻传递给非固定墩,连续梁桥固定墩纵向力减小了60.64%,钢轨断缝值减小了3.3%;活动支座摩阻对大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩纵向力影响较大,建议在大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩设计中考虑活动支座摩阻的影响。

客货共线大跨度简支钢桁梁桥梁轨相互作用

以黄韩侯铁路上某156m大跨度简支钢桁梁桥为背景,采用理想弹塑性道床阻力模型,建立了轨-梁-墩一体化空间有限元模型,对钢桁梁桥上钢轨伸缩力、挠曲力、制动力以及断轨力分布规律进行了分析,探讨了相邻简支梁支座布置、桥墩顶纵向刚度、小阻力扣件布置等设计参数对钢轨纵向力的影响.研究表明:钢轨伸缩力为主要控制性荷载;相邻简支梁宜采用与钢桁梁相同方向的支座布置方式;随墩顶刚度的增加,钢桁梁桥上钢轨伸缩力和挠曲力增大,制动力减小;在钢桁梁桥上采用小阻力扣件即可以减小约36%的钢轨伸缩力.

大跨度连续梁拱组合桥梁轨互制特征

为研究大跨度连续梁拱组合桥梁轨相互作用特征,以梅汕线上某(34+160+34)m刚架系杆拱钢箱连续梁组合桥为背景,采用理想弹塑性模型模拟线路纵向阻力,建立"轨-拱-梁-墩"一体化空间模型,对钢轨纵向力的分布规律进行分析,对是否考虑轨道作用下的主梁应力、梁端转角、墩底纵向反力进行比较。结果表明:连续梁拱组合桥远离固定支座的梁端处钢轨纵向力较大,其中最大伸缩应力达到114.0 MPa,在不设钢轨伸缩调节器时钢轨强度仍满足要求;轨道结构对温度荷载和制动力作用下的主梁应力影响较大;轨道结构对梁端转角及墩底纵向反力的分配亦有较大影响。

地震作用下连续梁桥上无缝线路的影响因素分析

文章以川藏线某(44+80+44)m连续梁桥为例,建立了考虑地震作用下桥梁与轨道结构相互作用的动力计算模型,研究了桥上无缝线路纵向地震响应,分析了地震波频谱特性、地震波加速度峰值、小阻力扣件、梁体温差等对钢轨纵向力影响。研究结果表明:(1)地震作用下钢轨最大纵向力远大于现有规范下计算得到的钢轨伸缩力,建议地震区桥上无缝线路检算应考虑地震的影响;(2)钢轨最大纵向力和梁轨相对位移随地震波加速度峰值的增大而增大;(3)采用小阻力扣件,可减小地震时无缝线路受力,钢轨最大纵向力减小12%~13%;(4)随着梁体温差的增大,钢轨最大纵向力呈显著增大趋势。

梁轨纵向位移阻力系数双弹簧模型研究

对考虑加载历程的城市轨道交通桥梁梁轨非线性相互作用问题进行了研究。基于DT-2扣件位移阻力试验结果和分析,提出适用于加载历程的扣件"双弹簧模型"。采用该模型进行梁轨相互作用计算,并与传统线性叠加方法进行对比分析。结果表明:传统"线性叠加"法在钢轨拉压力计算上偏于保守,而在梁轨相对位移与墩顶纵向水平位移计算上偏于不安全。

CRTSⅠ型板式无砟轨道凸型挡台特性探讨

针对我国客运专线广泛应用的CRTSⅠ型板式无砟轨道结构,建立简支梁桥上有限元计算模型,研究凸型挡台在CRTSⅠ型板式无砟轨道系统中的作用,本模型将轨道板、凸型挡台、底座板、CA砂浆层和梁体均模拟为实体,钢轨模拟为Euler梁,扣件用纵向非线性弹簧模拟,凸型挡台周围的树脂材料及桥梁墩台纵向刚度以线性弹簧模拟,采用接触单元模拟砂浆层与上下结构层间摩擦力作用。计算结果表明,凸型挡台减小了钢轨及轨道板的纵向位移,降低了钢轨纵向力。

田桓铁路太子河特大桥无缝线路设计

以田(师府)桓(仁)铁路太子河特大桥为研究对象,基于无缝线路设计理论,采用微分方程求解桥上无缝线路钢轨纵向力;用理论公式检算锁定轨温、断缝、附加力、桥梁挠度等影响安全运行因素;利用有限元软件建立三维模型,对无缝线路进行强度检算,确定温度、附加力等外界因素对无缝线路钢轨、轨枕、扣件、道床与桥跨结构间的耦合影响。研究成果可为大跨桥梁上有砟轨道无缝线路的设计及施工提供依据。

大跨度双线简支钢桁梁梁轨相互作用关系研究

本文以深茂线上某134m简支钢桁梁为背景,建立了梁—轨一体化模型,对钢轨伸缩力、挠曲力、制动力的分布规律进行了分析,对是否考虑轨道作用下钢桁梁横梁面外弯矩及梁端转角进行了比较。结果表明:钢桁梁活动支座端钢轨承受较大的纵向力,不设钢轨伸缩调节器时钢轨强度满足要求;轨道作用对钢桁梁横梁面外弯矩及梁端转角影响较大。