地震作用下曲线段桥上CRTSⅡ无砟轨道力学特性的研究

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高速铁路设计为了满足其高速、高平稳、高舒适性和安全的要求,在建设时大量采用了“以桥代路”的方式。由于设计条件的限制,因而不可避免的会有桥梁位于曲线上。而曲线地段一直影响铁路列车运行的薄弱环节,曲线地段的轨道维修、列车脱轨也一直困扰着铁路工作者。同时我国又是一个地震多发的国家,因此,对地震作用下桥上曲线地段的无砟轨道的动力响应研究具有一定的意义。  本文首先回顾了国内外无砟轨道的发展概况,国内外轨道结构静力学的研究和轨道动力学的研究,国内外地震作用下轨道的研究现状。其次,介绍了结构抗震设计的3种方法。最后,选取了桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道为研究对象,对地震作用下桥上曲线地段的无砟轨道结构受力进行研究。研究的工作主要包括以下几个方面:  本文运用大型有限元软件ansys建立曲线半径为600m,1500m,5000m和10000m时的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的计算模型,利用瞬态分析方法进行计算,在地震烈度为5度,6度,7度,8度,9度,10度时,对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统受力与变形进行了分析。再利用谱分析法对曲线半径为1500m的桥CRTSⅡ型板式无砟轨道系统进行了分析比较,得出的结论:  (1)在地震作用下,桥上曲线段的CRTSⅡ型无砟轨道的变形,横向变形最大,垂向变形次之,纵向变形最小。  (2)在地震作用下,同曲线半径下的桥上CRTSⅡ型无砟轨道,随着烈度的增加1度,联合板的垂向弯矩也随之增加大约1倍。在同一烈度下,随着曲线半径的增大,联合板的垂向弯矩基本不变。联合板的最大垂向弯矩一般出现在桥梁中间的位置。同曲线半径下的桥上CRTSⅡ型无砟轨道,随着烈度的增加1度,联合板的横向弯矩也随之增加大约1倍。在同一烈度下,随着曲线半径的增大,联合板的横向弯矩逐渐减少。联合板的最大横向弯一般出现在桥梁端部的位置。  (3)同曲线半径下墩台纵向力,随着地震烈度增加1倍,墩台纵向力也随之增大1倍。墩台纵向力最大值出现在边跨的墩台。随着曲线半径的的增大,墩台的纵向力逐渐的减少。各跨墩台纵向力大小的差值也越来越小。同曲线半径下墩台横向力,随着地震烈度增加1倍,墩台最大横向力也随之增大1倍。墩台横向力最大值出现在第1跨的墩台处。随着曲线半径的的增大,墩台的横向力先减少后增大,各跨墩台横向力的大小差别并不是很大。  (4)在反应谱分析中,纵向加速度波对桥上CRTSⅡ无砟轨道的纵向位移和横向位移的影响很小,横向加速度波对桥上CRTSⅡ无砟轨道横向位移影响很大,而对无砟轨道纵向位移的影响很小。横向加速度波对桥梁支座反力的影响要比纵向加速波的影响大的多。  (5)曲线半径对各个计算数据有一定的影响,但总的来说影响并不是很大。轨道系统相对于桥梁来说属于柔性系统,各项数据的大小主要由桥梁体系决定。  本文初步探讨了曲线段桥上CRTSⅡ无砟轨道在地震作用下的受力特性,研究对曲线地段桥上CRTSⅡ无砟轨道的设计与养护维修具有一定的意义。
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