钢轨伸缩调节器结构与布置研究

论文摘要

铁路无缝线路的的发展日趋完善和成熟,在世界范围内有着广泛的应用。我国大规模修建客运专线过程中,桥梁所占整个基础的比例不断增加,并出现了很多大跨桥,在其上铺设无缝线路,梁的伸缩加剧了梁轨相互作用,钢轨承受很大的伸缩附加力,可能会超过钢轨的允许应力,与此同时,较大的梁轨相对位移也会影响线路的稳定性。基于此,在超大跨度无缝线路上需要铺设钢轨伸缩调节器。但究竟布置几组,在什么位置布置,选择什么样的钢轨伸缩调节器结构,都是需要进行进一步深入研究的问题。本文在无缝线路计算软件bcwr的基础上,运用有限元软件ANSYS的apdl语言编制了钢轨伸缩调节器计算程序EJ,用于分析伸缩工况下轨道与梁的相互作用,可以考虑不同的桥梁形式、轨道形式、钢轨伸缩调节器结构形式及其不同的布置位置,并提出了钢轨伸缩调节器的检算指标：基本轨伸缩量、枕与梁相对位移（有砟）、轨距变化量、带螺栓轨撑扣件的螺栓强度。选取了某些典型有砟桥梁形式,在其上布置钢轨伸缩调节器,利用程序EJ进行计算分析,结果表明：要增加对尖轨的固定作用,需提高所有尖轨扣件的阻力,而不能仅将尖轨跟端四个扣件换成带螺栓的轨撑扣件,即便是将这四根枕用轨枕联接器连接起来；使用了轨枕联接器,可使轨枕形成框架,阻力增加,扣件需要传递更大的力才能克服轨枕的阻力；加长轨枕联接器长度,可以有效地减小枕与梁的相对位移,防止轨枕松动,且不会影响轨距的保持,但此时尖轨跟端扣件受力较大,需要用阻力较大的扣件；尖轨非工作边为缓和曲线时基本轨伸缩阻力远大于单圆曲线和复圆曲线,复圆曲线与单圆曲线阻力相近,复圆曲线的曲率变化最合理,两次曲率突变值相近并且较小,综合曲率和基本轨伸缩阻力两方面,尖轨非工作边线型应当选取R600+R300的复圆曲线；选择钢轨伸缩调节器布置方案时,可以用程序EJ进行计算,综合考虑调节器结构检算指标、墩台力及钢轨力这些因素,从而确定合适的布置；连续梁梁端设置钢轨伸缩调节器,应将其布置于主桥1/4桥跨附近,并靠近伸缩附加力峰值处,既可以有效的降低钢轨伸缩附加力,又不至于过大的增大固定墩受力；对于温度跨度较大的连续梁,在梁一端布置一组单向调节器,另一端布置一组双向调节器时,相比在主桥两端设单向调节器且尖轨连接的方案,可以防止由于主桥上钢轨积聚大的温度力,在维修作业时将钢轨抬出扣件而胀轨的危险。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 问题的提出
• 1.2.1 桥上无缝线路的发展
• 1.2.2 伸缩调节器广泛应用
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 德国
• 1.3.2 日本
• 1.3.3 法国
• 1.3.4 中国
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 钢轨伸缩调节器模型与验证
• 2.1 梁轨相互作用关系
• 2.2 力学模型
• 2.3 计算理论
• 2.4 建模与求解
• 2.5 计算参数
• 2.6 模型的验证
• 2.7 小结
• 第3章 钢轨伸缩调节器结构分析
• 3.1 钢轨伸缩调节器的检算指标
• 3.1.1 基本轨伸缩量
• 3.1.2 枕与梁相对位移检算
• 3.1.3 轨距变化量检算
• 3.1.4 螺栓栓接时强度检算
• 3.2 尖轨跟端固定结构分析
• 3.2.1 带螺栓轨撑扣件
• 3.2.2 轨枕联接器
• 3.3 尖轨非工作边线型分析
• 3.3.1 线型的曲率分析
• 3.3.2 基本轨伸缩阻力分析
• 3.4 小结
• 第4章 钢轨伸缩调节器布置分析
• 4.1 单向钢轨伸缩调节器
• 4.1.1 一组单向调节器
• 4.1.2 两组单向调节器
• 4.2 双向钢轨伸缩调节器
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文