城市轨道交通桥梁无缝线路纵向力的空间一体化模型分析.pdfVIP

维普资讯 熬 强囊 蠢辫 誊鍪纛 撼秘 ≮ l曩 誊 纛蠢蓦≮ 轰囊 麓 薹 蠹 城市轨道交通桥梁无缝线路纵向力的 空间一体化模型分析 江海波 吴 迅 摘 要 运用梁轨间阻力系数的概念和梁轨间的阻力 桥轨空间一体化力学模型，如图1、2所示。 从线性转非线性的性质，分析计算桥梁和钢轨的相互作用 力，运用 “m”法计算基础刚度。在此基础上，建立 了城市轨 道交通桥梁无缝线路纵 向力的空间一体化力学模型，编制 了非线性有限元程序，通过实例进行 了模型验证。此模型 可计算温度的影响，探究双线桥 梁上的单线荷载作用下的 挠 曲力、制动力和单轨断裂时的断轨力。 关键词 城市轨道交通，无缝线路，纵 向力，空间一体 化力学模型 ；‘— 爹 1 无缝线路纵向力的计算模型 1．1 无缝线路纵向力的传递机理 图1 力学模型的空间图形 作用在钢轨上的力可以通过线桥相互作用 向 桥梁传递。线桥相互作用是一个相当复杂的相互 约束的过程。由于梁轨间小阻力扣件的轨道阻力， 梁轨间的纵向相对位移受到约束，因此梁轨间在纵 向上产生大小相等、方向相反的相互作用力。此力 又通过梁体传递至支座，再向桥墩和基础传递。因 此钢轨、桥梁、支座、桥墩和基础组成相互作用、相 互约束的力学平衡体系。 梁轨间的相互作用力是整个体系的关键。梁 轨间在纵向产生相对位移的原因大致如下：①温差 影响梁体伸缩；②桥梁支座位移 (纵向或竖向)带 图2 力学模型的纵 向立面图 动梁体平移；③列车竖向荷载使梁体挠 曲而产生上 (图 1、图2中：①一钢轨，②一轨道梁 (在图中视觉上与上 翼缘平移；④列车起动制动、牵引引起轨面平移；⑤ 面的钢轨重合)，③一刚臂，④一桥墩 ，⑤一非线性杆件 (模 冬季长钢轨折断，钢轨 自断缝向两端收缩，梁轨间 拟小阻力扣件，下面是钢臂)，⑥一模拟桥梁橡胶支座的杆 在纵向产生相对位移。其中③④⑤在空间分析中， 件，⑦模拟桥梁基础的杆件) 还要考虑单轨对结构的扭转影响。 此模型中，构件单元全部用杆单元模拟。其中 钢轨与模拟小阻力扣件的非线性杆单元相连，非线 1．2 力学模型的建立 性杆下端固接在一长为 的竖向刚臂上 (这样可 根据无缝线路纵向力的传递机理、小阻力扣件 以计算挠 曲力)，竖向刚臂通过横向刚臂与轨道梁 受力的非线性特征以及各部分的特性，本文建立了 相连，轨道梁又通过钢臂、支座和桥墩相连，最后桥 江海波 ：同济大学桥梁工程系，硕士研究生，上海200092 · 33 · 维普资讯 蠹黼 翁耸 褥窕誊 0000蠢0曩。 00曩 曩黪 鼢糍瓣 墩和模拟基础 的杆连接起来 。于是形成空间的整 体 。在用杆单元模拟基础和小扣件时，单元刚度矩 阵作 了一些处理，其余按一般杆单元处理。其优点 在于 ： 1)反映了小阻力扣件受力的非线性特征； 2)竖向刚臂单元的引人便于挠 曲力的计算， 空问模型可更精确地计算双线轨道的单线受载时 的挠曲力 、制动力和单轨的断轨力； 3)把支座、桥墩、基础纳人了桥轨一体化力学 模型，考虑了橡胶支座和桥墩基础的影响，使计算 结果更加精确 ；