无缝道岔结构温度力与位移研究

摘要

近年来,中国大量修建高速铁路和客运专线,迎来了我国铁路的高速发展。跨区间无缝线路无可厚非的成为高速和重载铁路轨道结构的首选,无缝道岔作为跨区间无缝线路的关键技术之一,是当前铁路轨道结构研究的难点和热点。无缝道岔两端与无缝线路焊接或胶接在一起,当轨温变化时,道岔将承受巨大的温度力,导致道岔钢轨受力和位移发生复杂的变化,这一特点给无缝道岔的设计、铺设和养护维修带来了困难。国内外许多学者就无缝道岔纵向力研究这一领域提出了各自的理论和计算方法,但目前还没有一种公认的算法。
　　本文结合国内外研究理论,对无缝道岔纵向力传力机理进行分析,对扣件、间隔铁、限位器和道床阻力等参数细致选取,基于杆系结构有限元法基本原理,提出本文算法,运用ANSYS有限元软件建立可动心轨无缝道岔有限元模型。将本文模型计算结果与铁道部科学研究院2002年试验结果对比,验证模型的正确性和可行性。在验证本文模型正确性的基础上,应用该模型计算道岔升温45℃和降温55℃时钢轨的位移和纵向力,总结钢轨位移和纵向力的分布规律,分析有砟无缝道岔的受力特点。
　　在本文已建模型的基础上,针对我国铁路建设中出现的无砟道岔,进行模型改进,选择适当的参数,对18号长枕埋入式无砟道岔的钢轨位移和纵向力进行研究,得到其分布规律,与有砟道岔进行对比分析,得到无砟道岔的基本轨温度附加力较有砟道岔低,但无砟道岔的导轨和限位器受力加大,结合无砟道岔维修量小,稳定性高等优点,说明无砟道岔是一种更优化的道岔结构。
　　最后,列举工程实例详细说明无缝道岔的铺设过程,希望本文对今后无缝道岔的铺设有一定指导作用。

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1 绪论

1.1 国内外无缝道岔发展概况

1.2 国内外无砟轨道无缝道岔发展状况

1.3 存在的问题

1.4 本文研究的主要内容

1.5小结

2 无缝道岔结构形式及温度附加力产生机理和算法

2.1 无缝道岔的结构形式和特点

2.2 可动心轨无缝道岔的纵向力传递机理

2.3 我国无缝道岔计算方法的发展

2.4 小结

3 无缝道岔有限元模型建立

3.1有限单元法的基本原理

3.2无缝道岔有限元模型建立

3.3 模型验证

3.4小结

4 有砟轨道无缝道岔理论计算

4.1 有砟无缝道岔位移分析

4.2 有砟无缝道岔温度力分析

4.3 影响无缝道岔纵向力和位移的主要因素

4.4小结

5无砟轨道无缝道岔理论计算

5.1无砟道岔有限元模型建立

5.2无砟无缝道岔位移分析

5.3无砟无缝道岔温度力分析

5.4有砟和无砟道岔温度力和位移比较

5.5小结

6 胶州北站客运专线60kg/m轨18号有砟道岔试铺

6.1 既有线路状况及道岔铺设位置

6.2 道岔铺设技术依据

6.3 施工方法

6.4 施工进度

6.5 验收和开通

6.6 铺设过程中应注意的关键技术问题

6.7 铺设过程中的问题及建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果