基于无碴轨道结构静力性能的桥梁梁端变形容许值改进措施研究

摘要

无碴轨道桥梁梁端变形时，会导致梁端附近的钢轨支点产生上拔力和下压力，钢轨产生弯曲应力，梁端道床板因较大上拔而失稳，严重影响梁端轨道结构的安全。本文基于无碴轨道静力作用性能，对改善梁端轨道结构受力的各措施进行了详细的分析，探讨了在梁端设置特殊扣件后的梁端竖向转角容许值。主要内容与结论如下:
　　1、对比了中、日、德等国相关规范对高速铁路桥梁梁端竖向转角的计算与限值的规定，分析得出我国的高铁桥梁规范对于梁端转角的限值是最严格的。对比了（梁端竖向转角、跨中挠跨比、基频）三项竖向刚度指标限值，发现梁端转角限值起控制作用。
　　2、建立了梁轨结构静力分析有限元模型，对梁端竖向转角和错台的各组合工况进行了计算，结果表明当梁缝一侧梁端逆时针转角，另一侧梁体向下错台时，为最不利梁端变形工况。并在此最不利梁端变形工况下，对梁端轨道结构受力的控制性指标进行了分析，结果表明梁端道床板的稳定性和扣件上拔力最先达到其容许值。
　　3、分析了扣件节点刚度、梁端悬臂长度、扣件间距、无碴轨道类型等对梁端轨道结构受力的影响，分析结果表明:梁端悬臂长度和扣件节点刚度是影响梁端轨道结构受力的两个主要因素;桥上扣件间距对梁端轨道结构受力影响很小;CRTSⅡ型板式无碴轨道对于梁端变形的适应性最好。
　　4、分析了几种减小梁端无碴轨道结构受力的措施，结果表明在桥梁支承的上方设置上部结构的接缝和铰，或在梁端引入过渡板结构时，都会对改善梁端轨道结构受力起到明显的效果。
　　5、梁端变形时梁端道床板的稳定性和扣件上拔力最先达到其限值。基于此在梁端附近设置了具有较大初始扣压力的PBNDROL SFC型扣件，并在梁端道床板和梁体之间设置了梢钉连接，以提高梁端扣件的抗拔能力和道床板的稳定性。采用该措施后经分析后得到了梁端竖向转角容许值，与现有规范比较，可知本文采用上述改进措施后提出的梁端转角容许值较现有规范限值要宽松，为无碴轨道桥梁竖向刚度的检算提供参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的选题

1．2 高速铁路发展概况

1．2．1 国外高速铁路的发展概况

1．2．2 国内高速铁路的发展概况

1．3 国内外高速铁路桥梁梁端变形研究现状

1．3．1 德国高速铁路桥梁梁端变形研究概况

1．3．2 日本高速铁路桥梁梁端变形研究概况

1．3．3 国内高速铁路桥梁梁端变形研究概况

1．4 本文的主要研究内容

2 国内外高速铁路桥梁规范桥梁竖向刚度限值比较

2．1 我国高速铁路桥梁规范对桥梁竖向刚度限值的规定

2．2 桥梁竖向刚度的各限值分析比较

2．3 国内外高铁规范关于桥梁梁端转角规定的分析比较

2．3．1 设计荷载的选取

2．3．2 桥梁梁端转角规范规定的比较

2．4 本章小结

3 无碴轨道桥梁梁端轨道结构静力计算模型

3．1 无碴轨道桥梁结构的组成

3．2 钢轨扣件的工作原理及计算模型

3．3 梁端轨道结构受力分析模型的建立

3．4 梁端轨道结构受力的组成

3．5 影响梁端轨道结构受力的最不利梁端变形的确定

3．6 梁端轨道结构受力的控制性指标分析

3．7 本章小结

4 梁端轨道结构受力的影响因素分析及改善措施研究

4．1 轨道扣件系统的刚度对梁端轨道结构受力的影响

4．1．1 桥梁梁端变形扣件系统的刚度对梁端轨道结构受力的影响

4．1．2 轮重作用时扣件系统的刚度对梁端轨道结构受力的影响

4．2 轨枕间距对梁端轨道结构受力影响

4．2．1 梁端变形时，扣件间距对梁端轨道结构受力的影响

4．2．2 轮重作用时扣件间距对梁端轨道结构受力的影响

4．3 梁端悬臂长度对梁端轨道结构受力的影响

4．4 无碴轨道类型对梁端轨道结构受力的影响

4．5 桥梁类型对梁端轨道结构受力的影响

4．6 桥梁跨度对梁端轨道结构受力的影响

4．7 满足梁端轨道结构受力性能的工程措施研究

4．7．1 在桥梁支承的上方设置上部结构的接缝或铰

4．7．2 在桥梁梁端设置过渡板结构

4．7．3 桥梁梁端具有较大初始扣压力的特殊扣件的使用

4．8 本章小结

5 设置特殊扣件的桥梁梁端竖向变形合理值

5．1 梁端特殊扣件的选取

5．2 轮重作用时的轨道结构受力

5．3 梁端竖向转角容许值计算方法

5．4 标准跨度简支梁梁端竖向变形容许值

5．5 大跨度桥梁梁端竖向变形容许值

5．6 ZK活载作用时的梁端变形限值

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 本文主要的研究工作以及结论

6．2 进一步的研究工作及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果