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原文传递高速铁路无缝道岔温度力及稳定性分析

论文题名：	高速铁路无缝道岔温度力及稳定性分析
关键词：	无缝道岔;高速铁路;轨温变化;稳定性分析
摘要：	高速、重载铁路轨道结构是目前铁路发展的主要方向,无缝线路以其少维修、高平顺的技术优势,成为高速铁路最主要的轨道结构形式。对于跨区间无缝线路来说,无缝道岔是一项关键技术。作为轨道结构的薄弱环节,研究无缝道岔在无缝线路中的受力状况及其在温度力作用下的稳定性,对无缝道岔乃至无缝线路的设计、施工和维修具有重要的意义。　　本文针对高速铁路有砟轨道中的无缝道岔,应用有限元软件建立了高速铁路无缝道岔的三维有限元仿真模型,对无缝道岔的受力及稳定性进行了全面的分析,主要研究内容有: 　　1.利用有限元软件ANSYS建立了国产60kg/m钢轨18号高速有砟无缝道岔的有限元计算模型,与以往的计算不同的是,本文在建立模型时考虑了道床和扣件的横向阻力,并且将区间无缝线路和道岔区的扣件纵向阻力按照其实测值分别取值;在这种更接近实际情况的条件下计算18号道岔内的温度力和位移分布情况,得出了限位器、间隔铁、无联结三种辙跟结构的18号高速无缝道岔各轨线的温度力和位移分布结果,并且对三种不同辙跟结构的道岔内最大温度力随轨温的变化关系进行了拟合,得到了基本轨最大温度力随轨温变化的函数表达式。　　2.根据无缝线路稳定性分析的不等波长法原理,建立了无缝道岔不等波长法的稳定性计算公式。以2mm的横向位移为极限状态,为使无缝道岔经过一季度的运行后累计横向变形小于极限值,取0.02mm作为无缝道岔在一个温度循环作用下的允许横向变形值,计算对应的温度力,得到横向变形为0.02cm时最小温度力所对应的波长组合,即最不利初始波长和变形波长;根据计算的最小温度力和拟合的道岔内最大温度力随轨温的变化关系,计算了三种辙跟结构18号无缝道岔的允许升温幅度;并通过对不同允许横向位移下的温度力计算和数据分析得出了以下结论: 　　(1)无缝道岔稳定性计算过程中,对于任意的初始波长,当变形波长变化时,使无缝道岔产生一定横向位移的极小值总是出现在变形波长小于初始波长的组合中,也就是说无缝道岔的稳定性分析时,可以不考虑变形波长大于初始波长的情况。　　(2)对于18号高速有砟无缝道岔来说,容易产生横向弯曲的初始波长范围在8m到10m之间,在养护维修的过程中,为控制横向弯曲,对这一范围的波长要特别注意。　　(3)无缝道岔的横向变形主要是由于小变形的不断积累而造成的,道床状态良好的情况下,一个温度循环使无缝道岔产生影响稳定性的极限横向位移是不可能的。　　3.利用无缝道岔稳定性计算不等波长法的基本公式和拟合的道岔基本轨最大温度力随轨温变化的表达式,构造状态方程,运用结构可靠度计算的Monte-Carlo法计算了三种不同辙跟结构18号高速有砟无缝道岔在温度力作用下的横向稳定性的失效概率以及可靠度指标。
作者：	柴文博
专业：	道路与铁道工程
导师：	李斌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文