高速铁路桥上无缝线路附加力的研究

通过建立线路与桥梁共同作用力学模型，计算分析桥上无缝线路附加力，给出高速铁路桥上钢轨容许附加应力值。提出桥梁下部结构刚度应有合理下限，或应采取其它措施以使钢轨附加应力满足要求，并指出墩台顶承受的纵向力大于现行的规范取值。

高速铁路桥上无缝线路纵向附加力研究

采用实体单元模拟桥梁及桥梁墩台、空间梁单元模拟钢轨、弹簧单元模拟桥梁与墩台及轨道之间的连接,建立梁—轨纵向相互作用三维有限元空间力学模型。以丰沙线永定河单线铁路桥梁、秦沈线沙河双线铁路桥梁对其进行计算验证。以秦沈客运专线32 m多跨双线整孔简支箱型梁桥为例进行纵向力分析,研究结果表明:列车在桥上双线对开,钢轨挠曲附加力有明显增大;列车在桥上单线制动,四根钢轨的制动附加力有较大的差别;列车在桥上双线对向制动,相比单线制动,钢轨制动附加力有一定程度增大,但增大得并不多。

高速铁路桥上无缝线路力学计算模型对比

高速铁路桥梁、墩台及荷载均具有很强的空间力学特性,平面力学模型不能很好反映上述工况,有着较大的局限性。在吸收前人研究成果的基础上,建立了梁、轨纵向相互作用三维有限元空间力学计算模型,以秦沈客运专线32 m多跨简支双线整孔箱形梁桥为例,对其进行了纵向力分析,并与传统平面力学模型进行了比较。对于伸缩附加力,平面模型与空间模型计算结果相差不大;对于挠曲附加力,平面模型与空间模型计算结果有较大的差别;当双线对称加载时,平面模型与空间模型制动附加力计算结果相差不大;在单线制动或双线对向制动时,平面模型的计算结果较多超过空间力学模型的计算结果,其计算结果是偏于保守的。对比分析表明空间力学模型更适宜于各种工况附加力的计算。

桥墩温度梯度对桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道纵向力的影响

针对桥墩温度梯度引起的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向附加力与变形,以梁-板-轨相互作用原理和有限元法为基础,建立了多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,详细考虑了钢轨、轨道板、CA砂浆、底座板及桥梁等主要结构和细部结构的空间尺寸与力学属性;采用单位荷载法计算了桥墩纵向温差作用引起的墩顶纵向位移,分析了墩顶位移影响下桥上无砟轨道无缝线路纵向力与位移的分布规律。分析结果表明:当各墩顶发生均匀位移时,多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力分布规律及其最大值一致,且随着墩顶均匀位移的增加而线性增大,轨板相对位移峰值均出现在两侧桥台、台后锚固结构末端以及第2跨和最后一跨固定支座墩顶处;当墩顶均匀位移为5 mm时,多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上钢轨最大纵向力分别为79.62和79.54 kN,最大纵向位移分别为4.94和4.91 mm,轨板最大相对位移均为0.23 mm;当各墩顶发生不均匀位移时,钢轨纵向力及轨板相对位移均在邻墩位移存在差异处发生突变,多跨简支梁桥上固结机构纵向受力大于大跨连续梁桥;对于高墩桥梁,需重点关注相邻墩身高差最大处的轨板相对位移、底座板与桥梁相对位移及固结机构的纵向受力。