偶然荷载对桥上岔区纵连无砟轨道受力和位移的影响

以武广客运专线某特大桥铺设纵连式无砟道岔为例,将1组客运专线18号单渡线道岔、纵连式无砟轨道、桥梁、墩台视为1个系统,建立岔—板—梁—墩一体化计算模型,分析断轨或断板等偶然荷载作用位置对道岔、道床板、桥墩受力和变形的影响。分析结果表明:断轨对墩台纵向力影响较小,但对道床板受力影响较大;一线道床板折断会使另一线的道床板纵向力、墩台纵向力及固结机构纵向力大幅增加,不利于道床板、墩台及固结机构的受力;连续梁桥梁缝处道床板折断对桥墩受力极为不利,故在设计中应避免使道床板在桥上无缝道岔梁缝附近形成最大纵向力。     

桥墩纵向水平刚度对桥上无缝道岔的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔,通过计算,分析桥墩纵向水平刚度在连续梁桥上对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响。本文采用ANSYS软件建立桥上无缝道岔的岔—桥—墩纵向相互作用一体化模型,并进行力学分析。研究结果是:随着连续梁桥桥墩刚度的增大,基本轨伸缩附加力减小,连续梁桥墩的纵向力增大;增大连续梁桥墩纵向水平刚度对铺设于其上的无缝道岔的受力与变形是有利的。     

桥上无缝道岔纵向力计算理论与试验研究

根据桥上无缝道岔受力和变形特点,建立道岔-桥梁-墩台一体化计算模型,并利用有限元法对模型求解。以浙赣线湄池1号大桥为例,分析桥上无缝道岔的受力与变形的特性,测试桥上无缝道岔的温度力和位移。试验结果表明,理论计算结果和实测数据相吻合。理论分析和实验研究表明:所建立的道岔-桥梁-墩台一体化模型用于计算桥上无缝道岔纵向力和位移是合理可行的;桥上无缝道岔与桥上无缝线路的受力和变形差别很大,在计算桥上无缝道岔时应考虑实际的钢轨温度变化幅度、道岔布置方式和岔、桥相对位置。在道岔布置密集的区域,如车站咽喉区,道岔间的相互影响较大,为准确计算道岔及桥梁的受力和位移,应建立包括所有道岔和桥梁的整体模型。     

铺设无缝道岔对大砂坪特大桥梁型影响的研究

根据桥梁与道岔之间的相互作用关系和传力机理,参考桥上铺设无缝道岔的应用经验,以兰渝线兰州枢纽大砂坪特大桥为例,建立“道岔-桥梁-墩台”一体化计算模型,利用 ANSYS 程序,对无缝道岔和桥梁耦合的力学特性进行了分析。计算结果表明,大砂坪特大桥主桥采用连续梁可以有效控制桥上无缝道岔钢轨位移,连续梁的梁轨相对位移特性更能适应道岔的受力与变形。     

桥上无缝道岔与桥梁布置有限元分析

桥上无缝道岔设计同时涉及桥梁—钢轨相互作用力及道岔基本轨—尖轨相互作用力两方面问题。对典型桥上咽喉区普通桥上无缝线路及桥上无缝道岔群进行了对比检算,检算结果表明,桥上无缝道岔较一般区间桥上无缝线路钢轨附加力明显增大,桥上无缝道岔设计应同时兼顾道岔与桥梁孔跨布置。无缝道岔布置于连续梁上时,其钢轨伸缩附加力较区间桥上无缝线路增幅要大,尤其在咽喉区多联连续梁且两组道岔对向布置情况最为不利,如道岔对向布置情况不可避免,此时应在两连续梁间插入简支梁,道岔距梁缝应保持一定距离,以尽量减少连续梁温度跨度与道岔限位装置钢轨附加力叠加效应。     

连续梁桥上无缝道岔温度力与变形影响因素分析

研究目的:桥上无缝道岔是跨区间无缝线路的一项关键技术。分析各种因素对道岔和桥梁的受力与变形的影响,总结出连续梁桥上无缝道岔受力与变形规律,是关系到客运专线运营安全的重要问题。研究方法:通过建立连续梁桥上无缝道岔的有限元计算模型,利用Ansys软件对连续梁桥上无缝道岔进行力学计算并作参数影响分析。研究结果:道岔布置位置和桥墩支座布置形式对系统受力和变形影响较大;增大岔区内道床纵向阻力和扣件纵向阻力,有利于控制道岔的位移;连续梁固定墩刚度增加能有效控制道岔各主要位移,同时能减小基本轨最大附加力;轨温变化幅度对系统受力和变形的影响非常显著。研究结论:道岔应避免布置在梁的端部并且尽量让道岔导轨与梁体反向伸缩;合理设计锁定轨温能有效地改善系统受力状况。     

连续梁桥上不同连接形式的无砟道岔群受力与变形分析

为探究桥上不同连接形式的无砟道岔群受力与变形对整个结构的影响,建立了岔—桥—墩一体化有限元计算模型,以2组18号可动心轨无砟道岔用不同的连接形式布置在连续梁桥上为例,分析了异向对接、同向对接、异向顺接、同向顺接、单渡等5种不同的道岔连接形式对连续梁桥上无砟道岔群受力与变形的影响。计算结果表明:直尖轨尖端和心轨尖端相对于岔枕位移相差不大,均能满足设计要求;在对接方式中,限位器受力比较不利;顺接方式的间隔铁受力比对接方式的间隔铁受力略大。单渡形式的道岔传力部件受力最小,可适当减少传力部件的数量。     

桥上纵连板式无缝道岔计算软件开发与应用

运用梁板岔互作用原理,在考虑岔、板、桥和墩台相互作用的基础上,建立适用于各种跨度简支梁、连续梁、刚构桥上的"岔—板—桥—墩"一体化计算模型,可用于对桥上纵连板式无缝道岔伸缩附加力、制动附加力、断轨力、梁轨相对位移及墩台纵向受力和变形的计算分析;为便于计算,以有限元软件ANSYS为计算平台,利用ANSYS参数化设计语言进行二次开发,编制了桥上纵连板式无缝道岔计算软件,适用于各类型桥上道岔群的设计计算。     

连续梁桥上纵连板开裂对无砟道岔受力影响分析

考虑纵连板式无砟道岔的结构特点,基于无缝道岔、无砟轨道和桥梁间的相互作用关系,建立了道岔—轨道板—底座板—桥梁—墩台一体化有限元计算模型。以某高架桥上左咽喉为例,分析了混凝土结构开裂对连续梁桥上纵连板式无缝道岔群受力与变形的影响。结果表明,混凝土开裂及整个轨道构件的大部分结构的受力降低,而且,裂缝会造成结构耐久性差,所以,应控制裂缝,以保证耐久性和合理受力。同时,在设计时,应根据实际配筋率来计算弹性模量折减系数,使设计更合理。     

有砟轨道简支梁桥支座位置对无缝道岔的影响分析

桥上无缝道岔的受力和变形情况比较复杂,影响因素众多。以单组18#单开道岔铺设在简支梁桥上为例,建立道岔—桥梁—墩台一体化空间计算模型。利用有限单元法,考虑固定支座在左侧和右侧两种工况,分析了简支梁桥支座位置对无缝道岔受力和变形的影响。计算结果表明,当固定支座在右侧时,基本轨的伸缩位移远大于固定支座在左侧的情况,故应尽量避免将固定支座设置在右侧。     

市域轨道交通连续梁桥上的无缝道岔布置

市域轨道交通是介于高速铁路与地铁之间的轨道交通制式,其桥上无缝道岔设计不能完全按照高速铁路和地铁的相关规范。对某市域轨道交通 4 × 30 m 连续梁桥上单渡线道岔的无缝化布置进行了研究。根据道岔位移随道岔始端距梁缝距离的变化规律可知:当单渡线道岔始端距梁缝大于14 m 时,在伸缩力和制动力作用下转辙机处梁轨相对位移小于 5 mm,道岔钢轨强度和道岔位移满足无缝道岔布置要求。     

桥上无缝道岔纵向力计算研究

根据桥上无缝道岔纵向相互作用特点,建立岔—(板)—桥—墩一体化分析模型,应用有限元方法进行求解,对车站咽喉区道岔群、八字渡线桥上无缝道岔两种形式道岔进行计算,并与德国桥上无缝道岔计算理论对比验证。验证结论为:在两种形式道岔布置情况下,岔桥系统纵向相互计算模型与德国桥上无缝道岔计算理论计算结果相吻合。     

岔桥相对位置对桥上无缝道岔受力和变形的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔受力和变形的特点,通过建立"岔-桥-墩"纵向相互作用一体化计算模型,分析道岔与桥梁的相对位置对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响.经计算分析表明,随着道岔头部距连续梁桥左端梁缝距离的增大,基本轨伸缩附加力、伸缩位移、桥墩所受纵向力减小,翼轨末端间隔铁承受的纵向力增大;尖轨跟端限位器所承受的纵向力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移,并不随道岔头部距梁端的距离呈单向变化,只有当道岔头尾距离梁端在一定合适位置时,才能确保限位器受力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移最小.     

铁路桥梁墩台刚度对无缝线路的影响

基于梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立线-桥-墩一体化计算模型,以多跨简支梁和连续梁为例,分析不同墩台刚度对桥上无缝线路计算的影响。计算结果表明:钢轨伸缩力与伸缩位移、墩台纵向力均随着墩台纵向水平刚度的增大而增大,但增加幅度逐渐减缓;墩台自身的纵向水平位移会改变梁轨系统的纵向受力情况,当桥梁墩台自身位移较大时,应在桥上无缝线路纵向力计算中考虑其作用;钢轨挠曲力随着墩台刚度增大而增大,桥墩纵向水平刚度对钢轨制动力及梁轨相对位移的影响较为明显,应据此设定其对墩台最小水平刚度的限值;墩台刚度越大,钢轨断缝值越小。为满足断缝值不超限,桥梁墩台设计时应合理确定其纵向水平刚度值。     

高速铁路多联大跨连续梁桥上无缝线路纵向附加力规律研究

高速铁路多联大跨连续梁日益增多,而该情况下桥上无缝线路设计经验较少,探讨桥上无缝线路纵向附加力变化规律,对桥梁墩台及桥上无缝线路设计具有重要意义。建立了钢轨-扣件阻力-梁体-墩台一体化空间非线形有限元梁轨相互作用模型,并利用Ansys分析软件进行求解,计算分析了不同扣件阻力及不同桥跨布置工况下桥上无缝线路纵向附加力,并总结出纵向附加力变化规律,对多联大跨连续梁桥上无缝线路及桥墩设计有直接指导作用。     

直逆向过岔时列车-道岔-连续刚构桥系统空间振动分析

针对桥上无缝道岔,运用有限单元法,建立钢轨-岔枕-桥梁系统空间振动分析模型。运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则,建立了列车-道岔-桥梁系统空间振动方程组。以温福客运专线田螺大桥为例,拟定桥上铺设了由2组38号道岔组成的单渡线,计算“中华之星”电动车组,按一动四拖的编组方式,以200 km/h的速度直逆向通过时,列车-道岔-桥梁系统空间振动响应,并与列车通过路基无缝道岔和桥上无缝线路的动力响应进行对比。计算结果表明,桥梁导致钢轨和岔枕的位移增幅较大,列车动力响应有所增加,对道岔振动加速度和轮轨力影响不显著;道岔导致桥梁振动加速度小幅增加,而列车动力响应显著增大。     

无砟轨道连续梁桥与道岔纵向相互作用规律的研究

建立了无砟轨道线桥墩一体化计算模型,用数值模拟法,以一组60 kg/m钢轨客运专线18号可动心轨道岔布置在连续梁上为例,通过两种类型("门"形筋混凝土道床、带限凸台的道床板)无砟轨道桥上无缝道岔与有砟轨道桥上无缝道岔基本轨温度附加力、基本轨伸缩位移的比较,表明:无砟轨道桥上无缝道岔温度附加力分布规律、钢轨位移分布规律与有砟轨道桥上无缝道岔相似,"门"形筋及带限位凸台无砟轨道桥上无缝道岔因道床阻力大,尖轨及心轨相对道岔板的伸缩位移要小;对于带限位凸台的无砟轨道结构计算结果表明:单个凸台的支座刚度＞250 kN/mm时,凸台支座胶垫的压缩量＜1 mm.道岔板不同温度变化幅度的计算结果表明,随着道岔板日温差增大,基本轨温度附加力、伸缩位移、翼轨末端间隔铁受力、直尖轨尖端相对道岔位移、转辙器道岔板受力、辙叉道岔板受力均随之减小,而心轨尖端相对道岔板位移、导曲线道岔板受力、连续梁固定墩受力则随之增大.     

简支梁桥上无缝道岔温度力与位移影响因素分析

将道岔、梁和墩台视为一个系统,建立简支梁桥上无缝道岔的有限元模型。根据变分原理和“对号入座”法则建立有限元方程组。以铺设一组43号道岔的18跨32 m混凝土简支梁桥为例,研究影响简支梁桥上无缝道岔受力与位移的因素,如支座布置形式、轨温变化幅度、梁温差、扣件阻力、道床阻力、限位器间隙、岔枕刚度、限位器位置、梁跨长度和桥墩刚度等。计算结果表明,简支梁桥上无缝道岔在温度荷载作用下,钢轨温度力在限位器处和限位器前梁端处同时出现两个峰值;与桥上无缝线路相比,桥上无缝道岔桥墩处的最大受力显著增大;当梁与导轨同向伸缩时,岔区内钢轨位移较大;限位器应布置在梁跨中部;限位器间隙对桥上无缝道岔的受力与位移有双重影响;岔区内钢轨的受力与位移随桥墩刚度增大而减小;岔区内采用较大的扣件阻力和道床阻力,岔区外采用较小的扣件阻力和道床阻力,可以降低钢轨附加温度力。     

温度荷载作用下大跨度桥梁与无砟道岔相互作用研究

将道岔、轨道板、梁体和墩台视为一个相互耦合的系统,建立了计算温度荷载作用下桥梁与无砟道岔相互作用的有限元力学模型。根据变分原理和形成矩阵的"对号入座"法则建立了模型求解的非线性方程组。研究了大跨度桥梁上铺设无砟道岔时,钢轨与墩台温度力与位移的规律。计算结果表明:无砟道岔铺设于大跨度桥梁上时,必须设置钢轨伸缩调节器;无砟道岔铺设于连续梁桥上并设置钢轨伸缩调节器时,岔区内钢轨位移增大;采用连续刚构桥,有利于减小岔区内钢轨位移。     

铁路变宽道岔连续梁设计

随着我国客运专线的建设发展,受车站布置的影响,道岔铺设在桥上的情况难以避免。道岔连续梁受力复杂,活载偏载影响较大,结构设计比区间桥梁更为严格。结合某铁路4×32.7 m道岔连续梁,介绍了铁路变宽道岔连续梁设计中应注意的事项,以及结构设计、分析计算中的技术问题和解决方法,可为同类型桥梁设计提供借鉴。