從工程應(yīng)用來(lái)看,無(wú)縫線路是高速鐵路的主要形式,為使線路跨越大江大河、各級(jí)公路等需要建設(shè)大量長(zhǎng)大橋梁,但高速鐵路高速運(yùn)營(yíng)時(shí)梁體的變形與軌道高平順性要求相矛盾,無(wú)縫線路面臨與長(zhǎng)大橋這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性難題。斜拉橋是目前鐵路橋梁中跨度最大、結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜的一種橋梁,近年來(lái)在我國(guó)高鐵橋梁上逐步開(kāi)始應(yīng)用,因此斜拉橋與無(wú)縫線路的組合也逐步發(fā)展,明確斜拉橋上無(wú)縫線路受力變形特征與其結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為亟待解決的問(wèn)題。本文以安九鐵路大跨斜拉橋無(wú)縫線路為研究背景,基于梁軌相互作用理論與有限元模型,對(duì)比了全橋鋪設(shè)常阻力扣件、小阻力扣件與設(shè)置調(diào)節(jié)器三種方案下的無(wú)縫線路結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律;對(duì)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化;探究了無(wú)縫線路長(zhǎng)期服役過(guò)程中,橋梁軌道參數(shù)變化對(duì)斜拉橋無(wú)縫線路的影響,主要研究工作及結(jié)論如下:(1)基于有限元理論,研究了大跨斜拉橋梁軌相互作用機(jī)理,建立了大跨斜拉橋無(wú)縫線路空間耦合有限元模型。利用鋼軌-扣件-軌枕-有砟道床-梁體之間的雙層非線性彈簧單元模型模擬梁軌相互作用,更接近于結(jié)構(gòu)實(shí)際的傳力、受力特性,模擬結(jié)果更具有可信性。(2)計(jì)算了全橋鋪設(shè)常阻力扣件、小阻力扣件、設(shè)置調(diào)節(jié)器三種方案在溫度、列車(chē)荷載、列車(chē)與溫度耦合荷載以及偶然荷載作用下無(wú)縫線路結(jié)構(gòu)受力變形特征。斜拉橋溫度跨度較大,全橋鋪設(shè)常阻力或小阻力扣件時(shí),無(wú)縫線路結(jié)構(gòu)因伸縮力較大而無(wú)法通過(guò)強(qiáng)度與穩(wěn)定性檢算,需在梁端設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器(以下簡(jiǎn)稱“調(diào)節(jié)器”);調(diào)節(jié)器對(duì)梁端撓曲荷載下鋼軌受力變形影響較小;扣件阻力的減小會(huì)增大制(啟)動(dòng)附加力;耦合荷載與偶然荷載對(duì)于鋼軌受力變形有較大影響,應(yīng)當(dāng)予以關(guān)注。(3)大跨斜拉橋無(wú)縫線路主梁梁端設(shè)置調(diào)節(jié)器時(shí)可滿足無(wú)縫線路設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,本文對(duì)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)與鋪設(shè)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。調(diào)節(jié)器最佳鋪設(shè)方案為連續(xù)主梁梁端分別設(shè)置一組單向調(diào)節(jié)器,尖軌與基本軌的接頭位于距離梁縫4.00m的連續(xù)主梁,尖軌也位于主梁;基本軌位于邊跨簡(jiǎn)支梁并跨越主梁端部梁縫,始端距離梁縫6.00m;調(diào)節(jié)器范圍內(nèi)接頭位置向基本軌方向5.00m范圍內(nèi)設(shè)置零阻力扣件,其余橋上鋪設(shè)常阻力扣件;尖軌固定不動(dòng),基本軌伸縮。基于此方案,計(jì)算了不同工況下調(diào)節(jié)器伸縮量,考慮疊加效應(yīng)及伸縮富余量,建議量程選擇±600mm;斜拉橋無(wú)縫線路設(shè)置調(diào)節(jié)器后,必要時(shí)可以設(shè)置抬枕裝置。(4)受自然環(huán)境以及長(zhǎng)期荷載作用的影響,斜拉橋及無(wú)縫線路的部分參數(shù)將產(chǎn)生較大變化,探究了無(wú)縫線路設(shè)置調(diào)節(jié)器后,斜拉索剛度衰減、鎖定軌溫衰減、扣件與道床縱向阻力衰減對(duì)結(jié)構(gòu)受力變形的影響。斜拉索剛度衰減對(duì)伸縮、制(啟)動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)受力變形影響較小,撓曲荷載作用下結(jié)構(gòu)的受力變形對(duì)斜拉索剛度變化更敏感;當(dāng)鎖定軌溫衰減8℃時(shí),客貨共線鋼軌強(qiáng)度不能滿足規(guī)范要求;扣件、道床縱向阻力衰減,制(啟)動(dòng)力逐漸增大,梁軌相對(duì)位移也增大;斜拉橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法較為成熟,目前已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。圖120幅,表37個(gè),參考文獻(xiàn)94篇。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：U441.7;U448.27
【部分圖文】：

形成無(wú)縫線路，以保障列車(chē)安全、可靠、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行［３］。高速鐵路無(wú)縫線路是逡逑軌道結(jié)構(gòu)最突出的改進(jìn)與創(chuàng)新［４’５］，包含了道床、軌枕、扣件、鋼軌等結(jié)構(gòu)的匹配逡逑技術(shù)，需克服復(fù)雜環(huán)境荷載影響、車(chē)輛動(dòng)力作用、與路橋隧等結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)等技術(shù)逡逑難題，系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)計(jì)鋪設(shè)要求高，且養(yǎng)護(hù)維修難度大。無(wú)縫線路以其行車(chē)的平逡逑穩(wěn)性、乘坐的舒適性、使用壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)前世界逡逑各國(guó)都在大力發(fā)展無(wú)縫線路。逡逑從工程應(yīng)用來(lái)看，無(wú)縫線路是各國(guó)高速鐵路的主要形式［６］。最早修建高速鐵路逡逑的國(guó)家是日本，２０世紀(jì)６０年代，無(wú)縫線路的首次鋪設(shè)是在東海道新干線。世界上逡逑發(fā)展無(wú)縫線路最早的國(guó)家是德國(guó)，１００年前己在有軌電車(chē)線路上使用焊接長(zhǎng)鋼軌，逡逑目前無(wú)縫線路約占運(yùn)營(yíng)里程的８０％。法國(guó)至今有無(wú)縫線路２萬(wàn)公里，占運(yùn)營(yíng)線路逡逑的５９％。世界上鋪設(shè)無(wú)縫線路最長(zhǎng)的是美國(guó)，至今有１２萬(wàn)公里。對(duì)于研究和鋪設(shè)逡逑無(wú)縫線路較早的中國(guó)，１９５７年開(kāi)始在京滬兩地各鋪設(shè)１公里無(wú)縫線路，次年就進(jìn)逡逑行大規(guī)模試鋪。２０１６年，我國(guó)正線無(wú)縫線路長(zhǎng)度已達(dá)７萬(wàn)公里，占正線總長(zhǎng)近７０％。逡逑無(wú)縫線路在秦沈、京津、武廣、京滬等高速鐵路中得到了全面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在嚴(yán)逡逑寒地區(qū)、無(wú)砟軌道路橋隧上的連續(xù)鋪設(shè)。無(wú)縫線路鋪設(shè)里程將會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，在未逡逑來(lái)高速鐵路建設(shè)中必將有更大發(fā)展［７，８］。逡逑

２．大跨斜拉橋－無(wú)縫線路空間耦合模型的建立逡逑本章基于限元理論與梁軌相互作用原理，以實(shí)際橋梁軌道尺寸建立了大跨斜逡逑拉橋－無(wú)縫線路空間耦合模型，考慮了鋼軌－扣件－軌枕－道床－梁體的空間耦合作用。逡逑并對(duì)比了新建雙層彈簧模型與既有模型的區(qū)別與優(yōu)劣。逡逑２．１．梁－軌相互作用原理逡逑就斜拉橋上無(wú)縫線路而言，梁體受溫度力的作用，從而產(chǎn)生伸縮，受列車(chē)荷逡逑載作用，產(chǎn)生撓曲，這些作用通過(guò)道床、軌枕及扣件傳遞到鋼軌上，從而產(chǎn)生鋼逡逑軌附加力，反過(guò)來(lái)，鋼軌受到的附加力又通過(guò)扣件、軌枕、道床作用于橋梁上部逡逑結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)上［８３，８４］，包括梁體、主塔、斜拉索、固定支座等。如果橋上鋼軌發(fā)生逡逑斷裂，鋼軌的伸縮也會(huì)通過(guò)扣件、軌枕、道床使墩臺(tái)處的固定支座受到縱向力的逡逑作用。這說(shuō)明線路縱向阻力和梁－軌相對(duì)位移是產(chǎn)生線橋縱向附加力的充要條件，逡逑斜拉橋無(wú)縫線路的傳力機(jī)制如圖２－１所示。逡逑

速度目標(biāo)值邐２５０ｋｍ／ｈ邐２５０ｋｍ／ｈ，局部限速；逡逑正線線間距邐５ｍ邐５ｍ逡逑最小曲線半徑邋７０００．００ｍ，困難５５００．００ｍ；邋—般２２００ｍ，困難２０００ｍ，個(gè)別１０００ｍ；逡逑最大坡度邐２０％。，局部不大于３０％邐２０％0逡逑動(dòng)車(chē)組類(lèi)型邐ＣＲＨ動(dòng)車(chē)組邐ＣＲＨ動(dòng)車(chē)組（ＳＳ４貨車(chē)）逡逑到發(fā)線有效長(zhǎng)度邐６５０ｍ邐６５０ｍ逡逑列車(chē)運(yùn)行控制方式邐自動(dòng)控制邐自動(dòng)控制逡逑調(diào)度指揮方式邐綜合調(diào)度集中邐綜合調(diào)度集中邐逡逑（２）橋梁基本資料逡逑１）設(shè)計(jì)活載：正線采用ＺＫ標(biāo)準(zhǔn)活載，安九斜拉橋客運(yùn)專線兩線采用ＺＫ標(biāo)逡逑準(zhǔn)活載，客貨共線兩線采用中－活載。逡逑２）主要工點(diǎn)設(shè)計(jì)逡逑①橋面系按四線設(shè)計(jì)，安九客運(yùn)專線兩線線間距５ｍ；預(yù)留兩線按客貨共線，逡逑線間距４．４ｍ；中間兩線相鄰線間距８ｍ。逡逑②主橋采用２－５０邋（混凝土梁）＋２２４邋（鋼梁）＋６７２邋（鋼梁）＋１７４邋（鋼梁）＋３－５０逡逑（混凝土梁）鋼箱混凝土混合梁斜拉橋，主塔采用Ｈ型鋼筋混凝土塔柱，鋼錨箱逡逑錨固方案。斜拉索懫用平行鋼絲束�；A(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)。全橋布置圖如圖２－４逡逑所示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2825231