动载效应对小半径无缝轨道横向位移影响分析.pdfVIP

维普资讯 第 27卷 第 1期 兰 州 交 通 大 学 学 报 VoI．27No．1 2008年 2月 Jourrlalof1．anzhotlJiaotongUniversity Feb．2008 文章编号：1001—4373(2008)01—0035—03 动载效应对小半径无缝轨道横向位移影响分析 单 旭， 吴亚平， 张江峰 (兰州交通大学 土木 程学院，” 兰州 730070) 摘 要：推导了小半径无缝线路轨道在温度力和列车动力共 同作用下的单元方程．用有限元方法分析 了温度力及 列车动荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响．提 出了控制小半径轨道横向位移的加 固措施 ，对各种计算工 况条件下的小半径无缝线路轨道横向位移计算结果进行 了对比分析．提出了动力效应系数的概念用来分析列车动 荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响程度． 关键词：小半径曲线；无缝线路；横向位移；动载效应；有限元方法 中图分类号 ：U213．9 文献标识码：A 0 引言 1 有限元分析 无缝线路与有缝线路相比，不仅具有平顺性好、 1．1 力学模型 轮轨冲击力小、列车运行平稳、旅客舒适等优点，还 将轨道框架假设为一根有限长梁，用二节点六 可降低线路维修费用和机车车辆的修理费用，延长 自由度的梁单元描述，且考虑剪切变形的影响；利用 使用寿命．无缝线路是高速重栽铁路首选的轨道结 弹簧单元模拟钢轨与轨枕的扣件连接 ]．长梁置于 构．无缝线路在环境温度变化的情况下，钢轨内部存 道床介质中．横向弹簧模拟轨枕和道床的相互作用， 在巨大的温度应力，容易引起轨道横向位移，同时在 弹簧的反力即为道床的横向阻力． 动载(未被平衡的离心惯性力及轨道不平顺所引起 计算模型简图如图1所示． 的竖向振动力)效应下，轨道的横向位移也会加大． 有限元分析轨道的横向位移，与解析法相比，可 以考虑各种材料性质、边界条件和几何关系的线性 和非线形行为，它不必预先假设变形曲线，能够模拟 实际线路上的各种状态，从而可以得到更符合实际 情况的结果u矗J． 雷晓燕、罗信伟等人对小半径无缝线路建立了 图 1 无缝线路有限元模型 有限元模型 川，在温度变化的允许范围内计算温 Fig．．1 CWR finiteelementmodel 度力对轨道横向位移的影响，但没有考虑动荷载对 图l中扣件弹簧单元 方向的弹簧系数分别 轨道横向位移的影响． 记为走 ，走 ，扭转弹性系数记为止 轨枕看作弹性 小半径无缝线路在温度升高的情况下，若其横 基础上的梁单元，在结点上通过弹簧单元与刚性地 向位移不能满足小于2mm的要求，此时可以考虑 基相连，道床弹簧元件 ，方向的弹簧系数分别记 在小半径 曲线段采取加固措施控制轨道的横向位 为走 走 ，扭转弹性系数记为 是． 移，限制胀轨跑道的现象发生．本文在轨道的横向位 钢轨一端简化为固定端约束．另一端为沿 方 移不能满足要求的情况下，考虑加固措施，计算了温 向的定向支座．轨枕采用考虑剪切变形的弯曲粱单 度荷载及列车动载对轨道横向位移的影响． 元，其单元刚度矩阵同钢轨梁单元的刚度矩阵． 收稿 日期：2007—09—25 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目；什肃省 一然科学摹金项 目(0710RJZA050) 作者简介 ：单 旭(1982一)，