從工程應(yīng)用來看,無縫線路是高速鐵路的主要形式,為使線路跨越大江大河、各級公路等需要建設(shè)大量長大橋梁,但高速鐵路高速運(yùn)營時梁體的變形與軌道高平順性要求相矛盾,無縫線路面臨與長大橋這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性難題。斜拉橋是目前鐵路橋梁中跨度最大、結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜的一種橋梁,近年來在我國高鐵橋梁上逐步開始應(yīng)用,因此斜拉橋與無縫線路的組合也逐步發(fā)展,明確斜拉橋上無縫線路受力變形特征與其結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為亟待解決的問題。本文以安九鐵路大跨斜拉橋無縫線路為研究背景,基于梁軌相互作用理論與有限元模型,對比了全橋鋪設(shè)常阻力扣件、小阻力扣件與設(shè)置調(diào)節(jié)器三種方案下的無縫線路結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律;對調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方案進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化;探究了無縫線路長期服役過程中,橋梁軌道參數(shù)變化對斜拉橋無縫線路的影響,主要研究工作及結(jié)論如下:(1)基于有限元理論,研究了大跨斜拉橋梁軌相互作用機(jī)理,建立了大跨斜拉橋無縫線路空間耦合有限元模型。利用鋼軌-扣件-軌枕-有砟道床-梁體之間的雙層非線性彈簧單元模型模擬梁軌相互作用,更接近于結(jié)構(gòu)實際的傳力、受力特性,模擬結(jié)果更具有可信性。(2)計算了全橋鋪設(shè)常阻力扣件、小阻力扣件、設(shè)置調(diào)節(jié)器三種方案在溫度、列車荷載、列車與溫度耦合荷載以及偶然荷載作用下無縫線路結(jié)構(gòu)受力變形特征。斜拉橋溫度跨度較大,全橋鋪設(shè)常阻力或小阻力扣件時,無縫線路結(jié)構(gòu)因伸縮力較大而無法通過強(qiáng)度與穩(wěn)定性檢算,需在梁端設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器(以下簡稱“調(diào)節(jié)器”);調(diào)節(jié)器對梁端撓曲荷載下鋼軌受力變形影響較小;扣件阻力的減小會增大制(啟)動附加力;耦合荷載與偶然荷載對于鋼軌受力變形有較大影響,應(yīng)當(dāng)予以關(guān)注。(3)大跨斜拉橋無縫線路主梁梁端設(shè)置調(diào)節(jié)器時可滿足無縫線路設(shè)計規(guī)范的要求,本文對調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)與鋪設(shè)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。調(diào)節(jié)器最佳鋪設(shè)方案為連續(xù)主梁梁端分別設(shè)置一組單向調(diào)節(jié)器,尖軌與基本軌的接頭位于距離梁縫4.00m的連續(xù)主梁,尖軌也位于主梁;基本軌位于邊跨簡支梁并跨越主梁端部梁縫,始端距離梁縫6.00m;調(diào)節(jié)器范圍內(nèi)接頭位置向基本軌方向5.00m范圍內(nèi)設(shè)置零阻力扣件,其余橋上鋪設(shè)常阻力扣件;尖軌固定不動,基本軌伸縮�；诖朔桨�,計算了不同工況下調(diào)節(jié)器伸縮量,考慮疊加效應(yīng)及伸縮富余量,建議量程選擇±600mm;斜拉橋無縫線路設(shè)置調(diào)節(jié)器后,必要時可以設(shè)置抬枕裝置。(4)受自然環(huán)境以及長期荷載作用的影響,斜拉橋及無縫線路的部分參數(shù)將產(chǎn)生較大變化,探究了無縫線路設(shè)置調(diào)節(jié)器后,斜拉索剛度衰減、鎖定軌溫衰減、扣件與道床縱向阻力衰減對結(jié)構(gòu)受力變形的影響。斜拉索剛度衰減對伸縮、制(啟)動荷載下結(jié)構(gòu)受力變形影響較小,撓曲荷載作用下結(jié)構(gòu)的受力變形對斜拉索剛度變化更敏感;當(dāng)鎖定軌溫衰減8℃時,客貨共線鋼軌強(qiáng)度不能滿足規(guī)范要求;扣件、道床縱向阻力衰減,制(啟)動力逐漸增大,梁軌相對位移也增大;斜拉橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法較為成熟,目前已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場。圖120幅,表37個,參考文獻(xiàn)94篇。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U441.7;U448.27
【部分圖文】：

形成無縫線路，以保障列車安全、可靠、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行［３］。高速鐵路無縫線路是逡逑軌道結(jié)構(gòu)最突出的改進(jìn)與創(chuàng)新［４’５］，包含了道床、軌枕、扣件、鋼軌等結(jié)構(gòu)的匹配逡逑技術(shù)，需克服復(fù)雜環(huán)境荷載影響、車輛動力作用、與路橋隧等結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)等技術(shù)逡逑難題，系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)計鋪設(shè)要求高，且養(yǎng)護(hù)維修難度大。無縫線路以其行車的平逡逑穩(wěn)性、乘坐的舒適性、使用壽命長、維修費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)前世界逡逑各國都在大力發(fā)展無縫線路。逡逑從工程應(yīng)用來看，無縫線路是各國高速鐵路的主要形式［６］。最早修建高速鐵路逡逑的國家是日本，２０世紀(jì)６０年代，無縫線路的首次鋪設(shè)是在東海道新干線。世界上逡逑發(fā)展無縫線路最早的國家是德國，１００年前己在有軌電車線路上使用焊接長鋼軌，逡逑目前無縫線路約占運(yùn)營里程的８０％。法國至今有無縫線路２萬公里，占運(yùn)營線路逡逑的５９％。世界上鋪設(shè)無縫線路最長的是美國，至今有１２萬公里。對于研究和鋪設(shè)逡逑無縫線路較早的中國，１９５７年開始在京滬兩地各鋪設(shè)１公里無縫線路，次年就進(jìn)逡逑行大規(guī)模試鋪。２０１６年，我國正線無縫線路長度已達(dá)７萬公里，占正線總長近７０％。逡逑無縫線路在秦沈、京津、武廣、京滬等高速鐵路中得到了全面應(yīng)用，實現(xiàn)了在嚴(yán)逡逑寒地區(qū)、無砟軌道路橋隧上的連續(xù)鋪設(shè)。無縫線路鋪設(shè)里程將會越來越長，在未逡逑來高速鐵路建設(shè)中必將有更大發(fā)展［７，８］。逡逑

２．大跨斜拉橋－無縫線路空間耦合模型的建立逡逑本章基于限元理論與梁軌相互作用原理，以實際橋梁軌道尺寸建立了大跨斜逡逑拉橋－無縫線路空間耦合模型，考慮了鋼軌－扣件－軌枕－道床－梁體的空間耦合作用。逡逑并對比了新建雙層彈簧模型與既有模型的區(qū)別與優(yōu)劣。逡逑２．１．梁－軌相互作用原理逡逑就斜拉橋上無縫線路而言，梁體受溫度力的作用，從而產(chǎn)生伸縮，受列車荷逡逑載作用，產(chǎn)生撓曲，這些作用通過道床、軌枕及扣件傳遞到鋼軌上，從而產(chǎn)生鋼逡逑軌附加力，反過來，鋼軌受到的附加力又通過扣件、軌枕、道床作用于橋梁上部逡逑結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)上［８３，８４］，包括梁體、主塔、斜拉索、固定支座等。如果橋上鋼軌發(fā)生逡逑斷裂，鋼軌的伸縮也會通過扣件、軌枕、道床使墩臺處的固定支座受到縱向力的逡逑作用。這說明線路縱向阻力和梁－軌相對位移是產(chǎn)生線橋縱向附加力的充要條件，逡逑斜拉橋無縫線路的傳力機(jī)制如圖２－１所示。逡逑

速度目標(biāo)值邐２５０ｋｍ／ｈ邐２５０ｋｍ／ｈ，局部限速；逡逑正線線間距邐５ｍ邐５ｍ逡逑最小曲線半徑邋７０００．００ｍ，困難５５００．００ｍ；邋—般２２００ｍ，困難２０００ｍ，個別１０００ｍ；逡逑最大坡度邐２０％。，局部不大于３０％邐２０％0逡逑動車組類型邐ＣＲＨ動車組邐ＣＲＨ動車組（ＳＳ４貨車）逡逑到發(fā)線有效長度邐６５０ｍ邐６５０ｍ逡逑列車運(yùn)行控制方式邐自動控制邐自動控制逡逑調(diào)度指揮方式邐綜合調(diào)度集中邐綜合調(diào)度集中邐逡逑（２）橋梁基本資料逡逑１）設(shè)計活載：正線采用ＺＫ標(biāo)準(zhǔn)活載，安九斜拉橋客運(yùn)專線兩線采用ＺＫ標(biāo)逡逑準(zhǔn)活載，客貨共線兩線采用中－活載。逡逑２）主要工點(diǎn)設(shè)計逡逑①橋面系按四線設(shè)計，安九客運(yùn)專線兩線線間距５ｍ；預(yù)留兩線按客貨共線，逡逑線間距４．４ｍ；中間兩線相鄰線間距８ｍ。逡逑②主橋采用２－５０邋（混凝土梁）＋２２４邋（鋼梁）＋６７２邋（鋼梁）＋１７４邋（鋼梁）＋３－５０逡逑（混凝土梁）鋼箱混凝土混合梁斜拉橋，主塔采用Ｈ型鋼筋混凝土塔柱，鋼錨箱逡逑錨固方案。斜拉索懫用平行鋼絲束�；A(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)。全橋布置圖如圖２－４逡逑所示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐浩;劉浩;林紅松;顏華;王平;;大跨斜拉橋上無縫線路伸縮力影響因素分析[J];鐵道工程學(xué)報;2015年12期

2 魏賢奎;周穎;劉浩;王平;;斜拉橋上無縫線路縱向相互作用理論及試驗研究[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計;2015年08期

3 朱金波;周遠(yuǎn)智;鄧曉紅;;鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器對斜拉橋縱向附加力的影響分析[J];交通科技;2015年01期

4 林紅松;楊吉忠;顏華;;高速鐵路大跨度鋼桁梁斜拉橋軌道型式研究[J];鐵道工程學(xué)報;2014年04期

5 吳仁義;王平;汪力;張亞爽;;大跨連續(xù)梁橋上改善梁軌相互作用力的方法探索[J];城市軌道交通研究;2013年11期

6 代先星;王平;劉婷林;羅偉;;橋上無縫線路鋼軌斷縫值影響因素研究[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計;2013年11期

7 王平;劉浩;魏賢奎;肖杰靈;;鐵路斜拉橋上無縫線路縱向力規(guī)律分析[J];交通運(yùn)輸工程學(xué)報;2013年05期

8 戴公連;閆斌;;高速鐵路斜拉橋與無縫線路相互作用研究[J];土木工程學(xué)報;2013年08期

9 李艷;;;大跨斜拉橋上無縫線路縱向力的變化規(guī)律研究[J];鐵道工程學(xué)報;2012年10期

10 鄭鵬飛;閆斌;戴公連;;高速鐵路斜拉橋上無縫線路斷縫值研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年09期

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3 王少林;地震作用下高速列車—軌道—橋梁耦合振動及行車安全性分析[D];西南交通大學(xué);2013年

4 徐慶元;高速鐵路橋上無縫線路縱向附加力三維有限元靜力與動力分析研究[D];中南大學(xué);2005年

5 陰存欣;鐵路橋梁縱向附加力的靜動力非線性分析與仿真研究[D];鐵道部科學(xué)研究院;2000年

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3 賈菁;既有斜拉橋無縫線路梁軌縱向相互作用分析[D];中南大學(xué);2012年

4 王浩宇;高速鐵路無砟有砟過渡段優(yōu)化設(shè)計[D];北京交通大學(xué);2012年

5 劉從新;考慮收縮徐變影響的斜拉橋梁軌相互作用研究[D];中南大學(xué);2012年

6 王斌;鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)與布置研究[D];西南交通大學(xué);2011年

7 王冠通;地震作用下橋上無砟軌道的力學(xué)特性[D];北京交通大學(xué);2011年

8 宋照清;多跨簡支梁橋上無縫線路縱向力研究[D];北京交通大學(xué);2011年

9 趙衛(wèi)華;斜拉橋上無縫線路設(shè)計計算方法研究[D];西南交通大學(xué);2010年

10 陶凱;客運(yùn)專線橋上無縫道岔空間力學(xué)特性的研究[D];北京交通大學(xué);2007年

本文編號：2825231