桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔力学特性
第45卷第5期 2010年l0月 西南交通大学
JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITY Vo1.45No.5 0ct.2Ol0
文章编号:0258-2724(2010)05-0669-07DOI:l0.3969/j.issn.0258-2724.2010.05.003 桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔 力学特性
乔神路,高亮,曲村,辛涛
(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)
摘要:为研究桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔的力学特性,根据桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔的特点,采
用有限元方法,建立桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔的纵一横一垂向空问耦合计算模型.以铺设在桥上的客运专
线l8号无砟轨道无缝单渡线为例,研究轨道板/底座板伸缩刚度,摩擦板长度,桥梁形式对桥上纵连板式无砟轨
道无缝道岔力学特性的影响.结果表明:减小轨道板/底座板伸缩刚度,对轨道结构变形影响较小,但下部结构受
力明显降低,最大降幅约为90%;增加摩擦板长度,有利于控制桥上无缝道岔的受
力与变形,可减小下部结构受
力,当摩擦板长度由50nl增至100ITI时,端刺受力可减小约18%;桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔宜铺设在连 续梁上.
关键词:桥上无缝道岔;纵连板式无砟轨道;力学特性;影响因素 中图分类号:U213.6文献标识码:A MechanicalPropertiesof
Continuous--Slab--TrackWeldedTurnoutonBridge QIAOShenlu,GAOLiang,QUCun,XINTao
(SchoolofCivilEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China) Abstract:Inordertostudythemechanicalpropertiesoflongitudinalconnectedballastlesswelded
turnoutsonbridges,alongitudinal
transverse-verticalspatialcouplingmodelwasestablishedaccording
tothecharacteristicsoftheturnoutsusingfiniteelementmethod.TakingthesinglecrossoverofNo.18
weldedturnoutforballastlesstracklaidonabridgeinpassengerdedicatedlineasanexample,the
influencesofsomemainfactors,includingstiffnessoftrackplate/seatingplate,lengthoffriction
plate,andbridgetype,onthemechanicalpropertiesofthelongitudinalconnectedballastlesswelded
turnoutonbridgeswereanalyzed.Thecomputationalresultsshowthatthereductionofstiffnessoftrack
plate/seatingplatehaslittleeffectontheforceanddeformationofthetrackstructure,butisfavorable
fortheforceofsubstructure,withthelargestreductionofabout90%;lengtheningthefrictionplateis
helpfulforcontrollingtheforceanddeformationoftheturnout,andcanalsodecreasetheforceof
—
substructure(forinstance,theforceactedontheendthornwasdecreasedbyabout18%whenthe
frictionplatewaslengthenedfrom50to100m);andthelongitudinalconnectedballastlesswelded
turnoutshouldbelaidonthecontinuousbridge.
Keywords:weldedturnoutonbridge;longitudinalconnectedballastlesstrack;mechanical characteristics;affectedfactors 收稿日期: 基金项目: 作者简介: 2009..10..10
国家自然科学基金资助项目(50878018);国家863计划资助项目(2007AA11Z129);铁道部科技研究开发计划资助项目 (2008G031一I)
乔神路(1985一),男,博士研究生,研究方向为桥上无缝道岔,电话:010-51465914,E—mail:03231336@bit..edu.cn 670西南交通大学第45卷
目前,我国高速铁路及客运专线有多座高架车 站采用纵连板式无砟轨道结构,形成桥上纵连板式 无砟轨道无缝道岔.桥上无缝道岔的研究已经取得 很多成果,但对于桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔 这种新的结构,相关的研究较少,国内外均缺乏实 际铺设经验,桥上无缝道岔的设计是新的研究课题. 本文采用有限元法,建立桥上纵连板式
无砟轨道无缝道岔的纵.横一垂向空间耦合计算模 型,从结构受力,位移及道岔钢轨横向变形等方面, 研究桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔的力学特性 及影响因素. 1桥上无缝道岔模型
桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔除道岔,轨道 板,底座板,桥梁等结构外,还包括剪力齿槽,摩擦 板,端刺,滑动层等纵向传力结构.与一般桥上无砟 轨道无缝道岔相比,其受力特点更加复杂.因此,必 须将桥上纵连板式元砟轨道无缝道岔结构作为整 体,建立详细的空间模型,才能对其力学特性进行 深入研究.桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔理论模 型如图1所示.
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剪力齿褶桥梁剪力齿糟 桥梁 (b)横向 (a)纵向 钢轨 轨道板 底座板 路基 (c)垂向
图1桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔理论模型
Fig.1Theoreticalmodeloflongitudinalconnectedballastlessweldedturnoutonbridge 1.1基本假设
(1)固定支座可以完全阻止桥梁的伸缩,不考 虑活动支座的摩擦阻力及支座本身的变形;固定支 座承受的纵横向力全部传递至墩台. (2)桥梁墩台顶纵横向刚度为线性,在墩顶面 纵横向水平力作用下考虑墩身弯曲,基础倾斜,基 础平移及橡胶支座剪切变形等引起的墩顶位移. (3)滑动层的摩擦阻力与相对位移为非线性
关系,固结机构纵向作用力与两者间相对位移为线 性关系;沥青砂浆所传递的纵向阻力为非线性,由 相关推移阻力试验数据确定其最大值. (4)底座板在桥两侧路基段与摩擦板,端刺产 生纵向相互作用,底座板与摩擦板间的摩擦阻力与 两者间的相对位移为非线性关系,端刺作用力与端 刺及路基土体的相对位移为线性关系. (5)相邻股道钢轨,轨道板,底座板,固结机 构,端刺的纵向受力相互影响,不同股道的纵向力 通过轨道板,底座板及梁体相互传递. 1.2计算参数
以60kg/m钢轨客运专线18号无砟轨道无缝 单渡线为例,计算参数设定如下.
尖轨跟端采用两组限位器结构,限位值分别为 7.0和6.5mm;双线线间距为5m;两道岔岔心距 离为90m.渡线位于6×32m连续梁正中,桥梁截 面同标准梁.
固定支座墩顶纵向刚度为1000kN/cm.
第5期乔神路等:桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔力学特性671 各墩墩顶横向线刚度为500kN/cm.
渡线平面及桥梁支座布置情况分别如图2和 图3所示.图2中:No.1～No.10为钢轨编号;I 和Ⅱ为道岔编号.
钢轨采用空间梁单元模拟,考虑实际截面的影 响,弹性模量为210GPa,线膨胀系数为 11.8×10/℃,泊松比为0.3.
扣件采用非线性弹簧单元模拟,间距为65om, 阻力参数按双线性考虑,每组扣件纵向阻力 为9kN.
噶米桥上纵连板式无砟轨道无缝道岔力学特性
