高速鐵路特大橋上無砟軌道力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，無砟軌道得到了日益廣泛的應(yīng)用，在特大橋上鋪設(shè)無砟軌道已屢見不鮮?？紤]到結(jié)構(gòu)減振等方面的需要，設(shè)計(jì)人員提出了在道床板下鋪設(shè)膠墊的方案，致使無砟軌道與特大橋梁的靜、動(dòng)力相互作用問題更為復(fù)雜，很有必要開展無砟軌道與特大橋梁適用性能的研究。
　　本文針對(duì)無砟軌道與特大橋梁的適應(yīng)性問題，在綜合分析已有的國內(nèi)外橋上無砟軌道研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基于自編程序和有限元軟件，建立了無砟軌道—特大橋梁精細(xì)化靜力分析模型和高速

2、車輛—無砟軌道—特大橋梁耦合系統(tǒng)動(dòng)力分析模型，對(duì)高速條件下特大橋上鋪設(shè)無砟軌道的靜、動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究分析，并就板下膠墊剛度等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響進(jìn)行了對(duì)比分析，為類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案提供理論參考。主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)建立的靜力分析模型由主橋主跨結(jié)構(gòu)子模型和梁端結(jié)構(gòu)子模型組成，詳細(xì)、全面地考慮軌道結(jié)構(gòu)及橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際參數(shù)和細(xì)部構(gòu)造?；谥鳂蛑骺缃Y(jié)構(gòu)子模型，以橋梁的撓曲變形為邊界條件，分析不同板長和膠墊剛度對(duì)各細(xì)部結(jié)構(gòu)

3、的靜力特性影響，并提出合理化建議?；诹憾私Y(jié)構(gòu)子模型，以橋梁的梁端轉(zhuǎn)角為邊界條件，分析不同梁端轉(zhuǎn)角對(duì)各細(xì)部結(jié)構(gòu)的靜力特性影響。
　　靜力分析研究表明，在本文計(jì)算條件下，道床板宜短不宜長，底座板宜長不宜短，但也要符合其他構(gòu)造要求。梁端轉(zhuǎn)角向上偏，造成橋梁下?lián)?，?dǎo)致梁端道床板和底座板縱向壓應(yīng)力增大;梁端轉(zhuǎn)角向下偏，造成橋梁上拱，導(dǎo)致梁端道床板和底座板縱向拉壓應(yīng)力增大。
　　(2)基于高速車輛、無砟軌道和特大橋梁之間的動(dòng)力耦合作用

4、機(jī)理，將高速車輛視為多剛體系統(tǒng)，建立動(dòng)力分析模型，考慮鋼軌、扣件、道床板、凸形擋臺(tái)、板下膠墊、底座板、限位凹槽、橋梁及斜拉索等結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析及瞬態(tài)分析，從頻域和時(shí)域兩個(gè)方面，研究高速條件下各細(xì)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，對(duì)比分析鋪設(shè)板下膠墊前后及不同板下膠墊剛度條件下各細(xì)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。
　　諧響應(yīng)分析結(jié)果表明，鋪設(shè)板下膠墊后，鋼軌、道床板的位移和加速度幅頻響應(yīng)都存在明顯峰值，與軌道結(jié)構(gòu)的固有頻率相近，與模態(tài)分析

5、結(jié)果得到了相互驗(yàn)證。瞬態(tài)分析結(jié)果表明，鋪設(shè)板下膠墊后，道床板在固有頻率附近振動(dòng)明顯增大，瞬態(tài)分析結(jié)果與諧響應(yīng)分析結(jié)果得到了相互驗(yàn)證。
　　(3)對(duì)特大橋上無砟軌道板下膠墊的設(shè)置進(jìn)行了重點(diǎn)分析，結(jié)合靜、動(dòng)力分析結(jié)果，提出了結(jié)構(gòu)選型建議。研究表明，鋪設(shè)板下膠墊起到變形協(xié)調(diào)的作用，鋪設(shè)板下膠墊后道床板應(yīng)力顯著降低。鋪設(shè)板下膠墊對(duì)車輛舒適度、橋梁振動(dòng)的影響不明顯，其影響主要體現(xiàn)在鋼軌、道床板等軌道結(jié)構(gòu)上，可能會(huì)造成鋼軌、道床板振動(dòng)有所增大