高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路設(shè)計(jì)理論及方法研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路建設(shè)的展開，大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)頻繁應(yīng)用于跨越溝谷、河流及道路，在長大橋梁上鋪設(shè)無砟軌道無縫線路已不可避免。目前，我國分別在京津城際鐵路、武廣高速鐵路、鄭西高速鐵路、滬寧城際鐵路、廣珠城際鐵路、京滬高速鐵路、廣深港高速鐵路、鄭武高速鐵路、合福高速鐵路及滬昆高速鐵路等線路中的長大橋梁上鋪設(shè)了無砟軌道無縫線路。但是，在相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和維修中暴露出了一些問題，仍亟待研究解決。
　　本文針對當(dāng)前高速鐵路長大橋梁無砟軌道

2、無縫線路設(shè)計(jì)理論及方法研究中存在的不足，在綜合分析國內(nèi)外橋上無縫線路研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，考慮高速車輛、無縫線路、無砟軌道和長大橋梁之間的相互作用機(jī)理，建立空間耦合的靜、動(dòng)力學(xué)理論分析模型，開展現(xiàn)場靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，從理論和試驗(yàn)角度對高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的靜、動(dòng)力學(xué)特性開展研究分析和檢算評估，并對可適應(yīng)的溫度跨長進(jìn)行研究，對設(shè)計(jì)提出合理化的建議。本文的主要工作和成果如下:
　　1、研究了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的設(shè)計(jì)參

3、數(shù)合理取值
　　國內(nèi)外對于普通橋上無縫線路或有砟軌道無縫線路的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了一些理論與試驗(yàn)研究，但針對高速鐵路長大橋梁上鋪設(shè)的無砟軌道無縫線路的設(shè)計(jì)參數(shù)的研究相對較為缺乏。針對既有研究的不足，通過研究和分析德國、日本、其他國家及組織與我國在橋上無縫線路設(shè)計(jì)參數(shù)取值方面的差異，確定了本文研究中應(yīng)采用的設(shè)計(jì)參數(shù)合理取值。
　　2、建立了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的空間耦合精細(xì)化靜力分析模型，對其靜力學(xué)特性和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)

4、律進(jìn)行了詳細(xì)的研究
　　基于無縫線路、無砟軌道和長大橋梁之間的相互作用機(jī)理，首次建立了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的空間耦合精細(xì)化靜力分析模型，詳盡、細(xì)致地考慮了鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、凸形擋臺、樹脂填充層、雙塊式軌枕、道床板、隔離層、限位凹槽、橡膠墊板、支撐層、滑動(dòng)層、固結(jié)機(jī)構(gòu)、高強(qiáng)度擠塑板、L型側(cè)向擋塊、長大橋梁、橋墩、摩擦板、端刺、路基土體等結(jié)構(gòu)的實(shí)際參數(shù)和細(xì)部構(gòu)成。對溫度變化、撓曲作用和制動(dòng)條件下各細(xì)部

5、結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)特性和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分析了既有病害的形成機(jī)理，對設(shè)計(jì)提出了合理化的建議。
　　3、推導(dǎo)了適用于計(jì)算臺后錨固體系縱向受力與變形的解析算法
　　綜合考慮底座板、摩擦板、隔離層、端刺結(jié)構(gòu)和路基土體的相互作用關(guān)系，推導(dǎo)出了適用于計(jì)算臺后錨固體系縱向受力與變形的解析算法，并與有限元空間耦合模型進(jìn)行了相互驗(yàn)證?；谒⒌慕馕鏊惴?，分析了大端刺設(shè)計(jì)尺寸、小端刺數(shù)量等對臺后錨固體系縱向位移的影響規(guī)律。

6、r>　　4、建立了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的空間耦合精細(xì)化動(dòng)力分析模型，對其動(dòng)力學(xué)特性和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究
　　基于高速車輛、無縫線路、無砟軌道和長大橋梁之間的動(dòng)力耦合作用機(jī)理，將高速車輛視為多剛體系統(tǒng)，充分考慮車體、轉(zhuǎn)向架、輪對、軸箱懸掛和中央懸掛系統(tǒng)的各種非線性因素，詳盡地考慮鋼軌、扣件、無砟軌道、長大橋梁、端刺錨固體系等結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，通過剛?cè)狁詈霞夹g(shù)，建立了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的空間耦合

7、精細(xì)化動(dòng)力分析模型。對高速條件下各細(xì)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了計(jì)算和驗(yàn)證，對設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究，對比分析了不同無砟軌道結(jié)構(gòu)型式條件下的各項(xiàng)動(dòng)力響應(yīng)。
　　5、開展了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路的現(xiàn)場靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究
　　通過鄭西高速鐵路長大橋梁單元式無砟軌道無縫線路和京滬高速鐵路京杭運(yùn)河特大橋縱連式無砟軌道無縫線路的現(xiàn)場靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，測試了單元式無砟軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度梯度分布規(guī)律，研究了長大橋梁上縱連式無砟軌

8、道無縫線路鋼軌溫度力變化規(guī)律，掌握了高速車輛、無縫線路、無砟軌道和長大橋梁之間的耦合振動(dòng)規(guī)律，評估了高速車輛通過長大橋梁無砟軌道無縫線路時(shí)的安全性與平穩(wěn)性。
　　6、進(jìn)行了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路典型工點(diǎn)的靜、動(dòng)態(tài)檢算評估
　　應(yīng)用高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路設(shè)計(jì)理論，在對各項(xiàng)靜、動(dòng)態(tài)檢算評估指標(biāo)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總的基礎(chǔ)之上，采用本文所建立的空間耦合精細(xì)化靜、動(dòng)力分析模型，針對滬昆高速鐵路長昆線岔河特大橋上雙塊式

9、無砟軌道無縫線路和京滬高速鐵路京杭運(yùn)河特大橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道無縫線路等兩處典型工點(diǎn)，進(jìn)行了全面的靜、動(dòng)態(tài)檢算評估。
　　7、研究了高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路可適應(yīng)的合理溫度跨長
　　當(dāng)橋梁跨度大到一定程度時(shí)，為保證軌道和橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用，必須采用一定數(shù)量的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。如何確定鋪設(shè)無砟軌道無縫線路的大跨度混凝土橋梁合理的溫度跨長，盡量減少鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)置是高速鐵路長大橋上無砟軌道無縫線路設(shè)計(jì)的核心技術(shù)