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原文传递复杂运营条件下桥上有砟轨道无缝线路力学行为研究

论文题名：	复杂运营条件下桥上有砟轨道无缝线路力学行为研究
关键词：	有砟轨道;无缝线路;不均匀沉降;温度荷载;耦合动力学;复杂运营条件;有限元模型
摘要：	无缝线路在改善列车运行条件方面，体现出了巨大的优势，消灭了钢轨接头，减小了列车对轨道结构的冲击，延长了轨道结构的使用寿命，降低了有砟轨道的养护维修费用。但是由于桥上无缝线路车-轨-桥相互作用的复杂性、影响因素的多样性，如何提高列车运营的安全性已成为桥上无缝线路研究的关键问题。因此，开展复杂运营条件下桥上有砟轨道无缝线路力学行为研究具有重要的理论意义和工程应用价值。　　本文以桥上有砟轨道结构为研究对象，基于ANSYS建立了轨-枕-桥-墩空间耦合有限元模型，基于ABAQUS建立了车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型，并分别利用静、动力学模型对桥上有砟轨道无缝线路力学行为进行了研究，最后对有砟轨道无缝线路的稳定性进行了探讨。本文的主要研究内容及研究成果如下: 　　(1)建立了轨-枕-桥-墩空间耦合有限元模型　　计算模型采用三层弹簧模型模拟了扣件、轨下垫板、枕下基础、桥梁墩台等部件，考虑了扣件阻矩的影响，模拟了轨道框架结构的实际工作状态;采用了实体单元与梁单元相结合的建模思路，实现了桥上无缝线路的精细化建模，既保证了计算精度，又提高了计算效率。　　(2)揭示了基础沉降条件下桥上无缝线路力学行为变化规律　　基于轨-枕-桥-墩空间耦合有限元模型，考虑沉降值、沉降位置、过渡段长度等因素，分析了桥梁墩台及路桥过渡段不均匀沉降条件下无缝线路纵向力的变化。研究表明墩台沉降导致线路纵向力减小，路桥过渡段不均匀沉降导致线路纵向力增大。　　(3)研究了扣件阻力变化对钢轨附加力的影响　　归纳和总结了导致扣件阻力变化的多种因素，分析了大跨度桥梁地段扣件阻力变化对钢轨纵向力的影响，结果表明扣件阻力变化对线路纵向力的影响较大，小阻力扣件纵向阻力变化，增大了轨道胀轨或断轨的可能性。　　(4)探讨了温度梯度荷载对轨道结构的影响　　参考国内外规范的多种加载模式，分析了无缝线路纵向力的变化，结果表明不同计算模式对线路纵向受力的影响较大;考虑了太阳高度角、桥梁翼缘板遮挡、道床底面温度等因素，分析了瞬时温度荷载的多种计算模式，探讨了梁体扭转变形特征及其对轨道几何形位和线路纵向力的影响规律。　　(5)分析了轨枕空吊区、伸缩调节器区域轨道结构的动力响应特征　　基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型，研究了耦合作用下轨道结构的位移、加速度、垂横向力等的变化，研究表明轨枕空吊对行车舒适性影响较小，但轨道结构位移大、轮重减载率高，轨道结构易破坏;列车经过伸缩调节器区域的脱轨系数和轮重减载率均满足要求，但结构垂向力、位移和加速度均较大，该区域仍然是无缝线路的薄弱环节。
作者：	时小波
专业：	交通运输工程
导师：	蔡小培
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文