轨道框架阻力下桥上无缝线路梁轨相互作用

研究目的:基于轨道框架道床阻力的试验研究成果,建立包含梁缝、梁端悬出长度等局部细节的有砟轨道桥上无缝线路轨-枕(框架)-梁-墩一体化计算模型,提出轨道框架组建原则,构造组建轨道框架的迭代算法,以某(68. 8+120+68. 8) m大跨连续梁桥为例,分析轨道框架阻力下的梁轨相互作用规律,以期为桥上无缝线路设计提供指导。研究结论:(1)本文提出的轨道框架组建算法具有自适应的能力,可依据梁轨相互作用剧烈程度确定轨道框架内轨枕根数,实现线路阻力的自动调节;(2)考虑轨道框架阻力会造成钢轨伸缩力和挠曲力大幅度降低,断缝值大幅度增加,甚至超过规范限值,故建议桥上无缝线路伸缩、挠曲及断轨工况计算中应考虑轨道框架的影响;(3)轨道框架阻力对钢轨制动力影响较小,降低值不超过5. 0%,可采用传统单根轨枕阻力进行计算;(4)本研究成果可为桥上无缝线路设计提供指导。     

CRTSⅡ型板式轨道台后Ⅱ型主端刺锚固结构受力分析

针对新建铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道台后Ⅱ型主端刺锚固结构设计方案的结构特点和传力特性,通过建立有限元分析模型,对锚固结构的设计参数与其力学特性的相互关系进行了深入研究.提出的锚固结构受力分析方法及受力、变形规律,可供类似结构设计参考.     

TLV移动加载对轨道结构动态特性的影响分析

为探究轨道加载试验车(简称TLV)在高速、重载线路上移动加载测试时其合理的加载参数,建立"TLV—高速板式无砟轨道/重载有砟轨道—路基"空间耦合动力学模型,系统分析加载速度、加载力、轨道结构参数的变化对轨道结构动态特性的影响规律。结果表明:满足测试要求前提下,同等加载力下合理的移动加载速度建议参考值为40~50km/h;同等加载速度下移动加载力越大,可认为加载力参数越为合理;轨下结构刚度的增大使得TLV移动加载下测得的轨道部件动位移降低,振动响应增强;TLV移动加载下不同轨道结构部件的动态特性对于轨道结构参数变化的敏感程度不同。     

采用新型钢轨焊缝保护装置后钢轨焊缝处的轮轨动力学特性

根据轮轨相互作用机理,建立安装新型钢轨焊缝保护装置后钢轨焊缝处的车辆—轨道耦合动力学模型,对此处的轮轨垂向力、脱轨系数、轮重减载率等轮轨动力学指标进行仿真计算,并分别与采用鼓包鱼尾板和没有焊缝保护装置时进行对比,研究采用新型钢轨焊缝保护装置时焊缝处的轮轨动力学特性。对比分析结果表明:采用新型钢轨焊缝保护装置后,轮轨垂向力降幅分别为1.28%和4.63%,脱轨系数降幅分别为1.49%和2.94%,轮重减载率降幅分别为3.41%和7.68%;新型钢轨焊缝保护装置在各速度条件下均能够有效地减小焊缝振动和动态受力。由此可见,采用新型钢轨焊缝保护装置,可消除打螺栓孔带来的安全隐患,有效减小焊缝处的动力响应,加强焊缝处的轨道结构整体性。现场动态测试结果进一步验证了新型钢轨焊缝保护装置结构的合理性。     

地铁双线盾构近距下穿盾构隧道施工沉降控制

研究目的:为研究双线盾构下穿时既有地铁盾构隧道的沉降规律及控制措施,以北京地铁14号线隧道近距下穿地铁15号线隧道工程为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟,结合现场监测数据及盾构施工参数的分析,阐明既有隧道的沉降规律,总结控制沉降的盾构施工参数经验,验证沉降控制措施的有效性。研究结论:(1)既有隧道的沉降始于盾构刀盘距既有隧道1.5～2.0倍洞径处,在既有隧道前后1.1～1.3倍洞径范围变化最大,但受先后施工的二次扰动影响并不明显;(2)盾构掘进速度保持60～80 mm/min,合理且较高的顶推力、土仓压力、注浆量,可确保在快速通过穿越区域的同时抑制既有隧道的沉降;(3)通过注入双液浆、克泥效浆液对土层进行加固改良,设置聚氨酯隔离环,可减小既有隧道的后期沉降;(4)本研究成果可为盾构穿越施工影响下既有隧道的沉降控制提供借鉴。     

斜拉桥上无缝线路力学分析与调节器布置研究

研究目的:斜拉桥跨度大、梁体长,相比于普通铁路桥梁,其梁轨相互作用关系更为复杂。针对长联大跨斜拉桥上铺设无缝线路的相关研究以及工程应用较少,特别是结构间相互作用、力学行为与伸缩调节器优化布置等研究相对匮乏,本文以新建安九铁路长江特大斜拉桥为背景,建立斜拉桥上无缝线路空间耦合模型,研究分析斜拉桥上无缝线路的结构设计方案。研究结论:(1)斜拉桥温度跨度较大,不设伸缩调节器、全桥铺设常阻力或小阻力扣件时,钢轨强度、轨道稳定性等指标不能满足规范要求;(2)为减小梁轨间相互作用,主梁两端应设置单向伸缩调节器;(3)伸缩调节器尖轨应设置于连续主梁上,铺设常阻力扣件,基本轨位于边跨简支梁、跨越梁缝,基本轨侧可铺设小阻力或常阻力扣件;(4)本研究成果可为铁路斜拉桥上无缝线路设计检算、结构优化及伸缩调节器布置提供借鉴。     

无碴轨道无绝缘轨道电路传输性能研究

无碴轨道谐振式无绝缘轨道电路传输距离的缩短,影响了列车的行车安全,大大限制了我国无碴轨道结构的发展.通过分析无碴轨道无绝缘轨道电路传输距离缩短的原因,发现如果无碴轨道结构内部的钢筋采取一定的绝缘措施能够提高轨道电路的传输距离.试验验证采用合理的绝缘措施可使无碴轨道满足ZPW-2000无绝缘轨道电路传输距离1 600m的要求.     

滑床板摩擦力对尖轨不足位移的影响

为解决道岔尖轨不足位移问题,根据尖轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立尖轨不足位移计算仿真模型,分析不同滑床板表面摩擦系数取值下尖轨不足位移的变化。结果表明:摩擦力是导致尖轨产生不足位移的主要原因;尖轨不足位移随滑床板摩擦系数的增加而增大,基本成线性递增关系;最后牵引点距尖轨跟端间间距越大,摩擦系数对不足位移的影响也越大。减小摩擦力和优化牵引点间距能够较好地控制尖轨不足位移。提出设置滚轮式滑床板方案,将轨底与滑床板间的滑动摩擦转化为滚动摩擦,并优化滚轮式滑床板布置方式,进一步减小了尖轨不足位移。     

列车荷载下钢轨振动加速度的空间分布特征

为了探究列车通过时钢轨振动的基本参数和敏感区域,基于多体动力学软件GENSYS和有限元软件ABAQUS,分别建立车辆-轨道动力学模型和轨道-下部基础有限元模型.以动力学模型计算得到的轮轨力为激励,输入轨道-下部基础有限元模型,计算分析车速、轨道不平顺和钢轨支承方式等因素对钢轨加速度的影响.研究结果表明:钢轨加速度从轨头到轨底逐渐减小,轨枕上方轨头加速度明显大于轨枕之间.钢轨加速度对车速最为敏感,车速从200 km/h增加到350 km/h时,无砟轨道轨头加速度从1.476 km/s2增加到2.980 km/s2.连续支承式无砟轨道,钢轨加速度小于传统离散支承式无砟轨道.加速度传感器建议安装在轨头外侧,传感器的采集频率、量程应考虑列车速度、轨道不平顺等影响.      

悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响

依据梁轨相互作用原理, 提出了基于悬索桥成桥变形状态重构道床纵向阻力位移-力曲线的方法, 并从存在初始位移的5×32 m简支梁桥上无缝线路钢轨受力和变形两方面验证了重构方法的可行性; 结合多单元建模方法与U.L.列式法, 建立了考虑悬索桥初始内力和几何非线性的线-梁-索-缆-塔空间计算模型, 以某(2×84+1 092+2×84) m大跨悬索桥为例, 对比分析了不同工况下悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响。分析结果表明: 提出的道床纵向阻力重构方法能够避免桥梁初始变形对梁轨相互作用的影响, 使悬索桥上无缝线路计算模型能考虑初始内力的影响; 主缆垂度效应对各工况下梁轨相互作用的影响不足1%, 计算中可忽略该因素; 悬索桥初始内力主要影响挠曲、制动及断轨工况, 可使挠曲力、制动力及断缝值分别降低22.4%、12.7%和9.3%;大变形效应不仅可以改变挠曲力分布规律, 还可大幅减小断缝值, 降幅达22.4%;建议悬索桥上无缝线路在挠曲、制动及断轨工况下应考虑初始内力与大变形效应的影响, 伸缩工况下可将悬索桥简化为同等跨度的跨中纵向约束、梁端自由的连续梁桥进行计算; 建立的计算模型可为悬索桥上无缝线路设计提供精确的仿真结果。