【博士】橋上無縫道岔區(qū)縱連式無砟軌道受力特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著京津城際客運(yùn)專線的成功鋪設(shè)和開通運(yùn)營，我國將有更多的高速客運(yùn)專線采用預(yù)制板縱連式無砟軌道方案。由于高速鐵路對(duì)線路平縱面要求很高，因此橋隧所占線路延長的比例很大，不可避免地要在橋上無縫道岔區(qū)采用縱連板式無砟軌道。本文在充分吸收總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，通過理論分析和試驗(yàn)研究，建立了橋上岔區(qū)縱連無砟軌道的計(jì)算模型與方法，對(duì)橋上岔區(qū)內(nèi)的無縫道岔、無砟軌道、橋梁及相關(guān)傳力結(jié)構(gòu)的受力與變形規(guī)律進(jìn)行較為系統(tǒng)和全面的計(jì)算分析，對(duì)無砟軌道的主體結(jié)構(gòu)與傳力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的力學(xué)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。主要研究工作與成果如下：　　(1)分析了橋上岔區(qū)無砟軌道的岔梁相互作用關(guān)系?！　?duì)比分析了三種典型橋上岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)(雷達(dá)型橋上岔區(qū)無砟軌道、城市軌道交通中橋上岔區(qū)無砟軌道和博格長橋岔區(qū)無砟軌道)，認(rèn)為博格縱連式橋上岔區(qū)無砟軌道具有明顯優(yōu)勢。重點(diǎn)研究了橋上岔區(qū)博格縱連式無砟軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各組成部分功能，以及無縫道岔、縱連式無砟軌道與橋梁的相互作用關(guān)系、岔橋傳力方式等。　　(2)建立了橋上岔區(qū)縱連無砟軌道的計(jì)算模型與方法。　　基于無縫道岔一縱連板式無砟軌道一橋梁間的縱向相互作用關(guān)系和受力特點(diǎn)，針對(duì)武廣客專雷大橋建立了橋上岔區(qū)縱連無砟軌道的“岔(無縫道岔)一板(組合道床板)一梁(橋梁)一墩(橋墩)”一體化計(jì)算模型，利用非線性有限元法對(duì)模型求解，編制相應(yīng)計(jì)算軟件。通過遂渝線新北碚嘉陵江大橋縱連板式軌道的現(xiàn)場測試與理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，初步驗(yàn)證了計(jì)算理論的正確性；對(duì)采用類似計(jì)算理論和縱連結(jié)構(gòu)的橋上岔區(qū)縱連無砟軌道，認(rèn)為本文所建計(jì)算模型與方法是合理可行的?！　?3)分析了溫度影響下橋上岔區(qū)縱連無砟軌道的受力與變形規(guī)律。在武廣客專雷大橋客專無砟350km／h18號(hào)可動(dòng)-Ii,軌道岔岔區(qū)無砟軌道設(shè)計(jì)中，針對(duì)道床板縱向伸縮剛度、滑動(dòng)層摩擦系數(shù)、固結(jié)機(jī)構(gòu)、溫度變化幅度等，計(jì)算分析了無縫道岔、無砟軌道、橋梁各部分在溫度影響下的受力與位移，主要包括基本軌伸縮附加力及伸縮位移、道岔傳力部件的受力及尖軌心軌位移、道床板附加力及位移、橋梁墩臺(tái)水平力、同結(jié)機(jī)構(gòu)和端刺等傳力結(jié)構(gòu)的縱向力等，得到了溫度影響下橋上岔區(qū)縱連無砟軌道的受力與變形規(guī)律?！　?4)分析了制動(dòng)力和偶然荷載作用下橋上岔區(qū)縱連無砟軌道的受力與變形特點(diǎn)?！　♂槍?duì)武廣客專雷大橋上岔區(qū)無砟軌道，計(jì)算分析了制動(dòng)力和斷軌或斷板等偶然荷載的作用位置、道床板縱向伸縮剛度、滑動(dòng)層摩擦系數(shù)和固結(jié)機(jī)構(gòu)等對(duì)道岔、無砟軌道、橋梁及傳力結(jié)構(gòu)受力與變形的影響特點(diǎn)，并研究了各相關(guān)結(jié)構(gòu)的安全性?！　?5)評(píng)價(jià)了武廣線雷大橋岔區(qū)縱連無砟軌道的總體設(shè)計(jì)情況，進(jìn)行了相關(guān)部件的力學(xué)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化?！　「鶕?jù)橋上岔區(qū)無砟軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究確定了武廣客專雷大橋合理的岔橋相互位置、橋梁支座布置形式及摩擦板的長度值，提出了橋上岔區(qū)縱連無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建議，可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)中參考應(yīng)用。對(duì)橋上岔區(qū)縱連無砟軌道中軌道板、底座板、滑動(dòng)層等主體結(jié)構(gòu)及硬泡沫塑料板、端刺等傳力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為詳細(xì)的受力計(jì)算和檢算；對(duì)滑動(dòng)層的摩擦系數(shù)、耐久性及硬泡沫塑料板的耐久性，借助本人在德國學(xué)習(xí)期間所得到的相應(yīng)測試資料進(jìn)行了研究；對(duì)梁縫處結(jié)構(gòu)、固結(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)置方式及滑動(dòng)層使用材質(zhì)等方面提出相關(guān)優(yōu)化措施。　　

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