桥梁沉降对岔区无砟轨道结构力学特性的影响研究

论文摘要

我国高速铁路具有无砟轨道为主、高架桥梁众多的特点。随着高速铁路的大规模建设,道岔作为铁路的重要设备,不可避免地设置在高架桥上,形成高架桥上无砟轨道道岔结构体系。列车通过高速道岔时,为减小高速列车的动力响应,研发了高速无缝道岔结构。桥上无砟轨道无缝道岔结构受力复杂,当高速列车通过时,高速列车、无砟道岔和桥梁之间相互作用和影响,构成了高速铁路车辆-无砟道岔-高架桥梁耦合系统。高速铁路对桥上无砟轨道的平顺性要求十分严格,这就要求桥梁具有良好的稳定性。然而桥梁工后沉降及后期缺陷病害等会使桥梁产生沉降,影响高速铁路列车的正常行驶。本文在对国内外桥上无砟道岔、桥梁沉降等研究资料充分调研分析的基础上,应用有限元软件ANSYS和ABAQUS,对桥梁沉降下桥上无砟轨道无缝道岔的静动力学特性进行了计算分析。本文的主要研究工作如下：（1）对国内外桥上无缝道岔的研究现状和特点进行了综述,并进一步分析了高速铁路桥梁沉降的形式、特点及成因,合理选择了本文的桥梁沉降形式。（2）针对桥上无砟轨道无缝道岔特点,在充分考虑其细部关系的基础上,确定了以有限元为基础,建立无缝道岔—无砟轨道—桥梁空间静力学模型和车辆—无缝道岔—无砟轨道—桥梁空间耦合动力学模型的思路。（3）通过静力学模型,计算分析了不同荷载作用下,桥梁沉降对桥上无砟轨道无缝道岔结构和道床结构的静力学影响。（4）通过动力学模型,将静力学计算中无缝道岔变形特性添加到动力学模型中,计算分析了桥梁沉降对桥上无砟轨道无缝道岔动力特性的影响。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 高速道岔的发展
• 1.2.1 国外高速道岔的发展
• 1.2.2 我国道岔的发展
• 1.3 桥上无缝道岔研究现状
• 1.3.1 国外桥上无缝道岔研究现状
• 1.3.2 国内桥上无缝道岔研究现状
• 1.4 高速铁路桥梁沉降概况
• 1.4.1 高架车站发展概况
• 1.4.2 高速铁路桥梁沉降特点
• 1.4.3 高速铁路桥梁沉降对线路的影响
• 1.5 本文研究内容及方法
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究方法
• 1.5.3 创新点
• 2 无缝道岔-无砟轨道-桥梁空间耦合静力学模型
• 2.1 有限元方法及ANSYS软件简介
• 2.2 桥上无缝道岔静力学模型介绍
• 2.2.1 桥上无缝道岔传力机理基本分析
• 2.2.2 桥上无缝道岔模型基本假定
• 2.2.3 桥上无缝道岔模型参数
• 2.3 研究工况
• 2.3.1 桥梁一般荷载工况
• 2.3.2 桥梁沉降荷载工况
• 2.3.3 荷载工况组合
• 2.3.5 模型验证
• 3 桥梁沉降对岔区无砟轨道结构无缝道岔静力学影响
• 3.1 桥梁均匀沉降对桥上岔区无砟道岔的静力学特性影响
• 3.1.1 基本轨
• 3.1.2 直尖轨
• 3.1.3 曲尖轨
• 3.1.4 心轨
• 3.1.5 间隔铁
• 3.1.6 限位器
• 3.1.7 小结
• 3.2 桥梁不均匀沉降对桥上岔区无砟道岔的静力学特性影响
• 3.2.1 基本轨
• 3.2.2 直尖轨
• 3.2.3 曲尖轨
• 3.2.4 心轨
• 3.2.5 间隔铁
• 3.2.6 限位器
• 3.2.7 小结
• 3.3 本章小结
• 4 桥梁沉降对桥上岔区无砟道床结构的静力特性影响
• 4.1 桥梁不发生沉降时岔区无砟道床结构的静力学特性
• 4.2 桥梁均匀沉降对桥上岔区无砟道床结构的静力学影响
• 4.2.1 被动沉降
• 4.2.2 主动沉降
• 4.2.3 小结
• 4.3 桥梁不均匀沉降对桥上岔区无砟道床结构的静力学影响
• 4.3.1 被动沉降
• 4.3.2 主动沉降
• 4.3.3 小结
• 4.4 本章小结
• 5 桥梁沉降对岔区无砟道岔结构动力学影响
• 5.1 车辆-无砟道岔-高架桥梁空间耦合动力学模型
• 5.1.1 ABAQUS有限元软件简介
• 5.1.2 桥上无缝道岔动力学模型介绍
• 5.1.3 模型验证
• 5.2 桥梁沉降对桥上无缝道岔结构的动力学特性影响
• 5.2.1 轮轨相互作用
• 5.2.2 道岔部件的动力性能
• 5.2.3 车辆运行安全平稳性
• 5.3 桥梁沉降对桥上岔区轨下结构的动力学特性影响
• 5.3.1 道床结构的动力性能
• 5.3.2 桥梁结构的动力性能
• 5.4 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 需进一步研究的问题
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集