高速铁路不同类型无砟轨道在不同荷载作用下的受力与变形研究

摘要

无砟轨道是高速铁路轨道结构的发展方向，我国正大力兴建以成区段铺设无砟轨道为主的高速铁路。本文利用ANSYS对高速铁路三种不同类型无砟轨道结构(CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道、CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道和CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道)进行静力特性对比分析；对桥上无砟轨道，分析了梁端位移对无砟轨道结构受力的影响，为我国高速铁路无砟轨道结构设计和养护维修工作提供参考。本研究主要工作如下：
　　 ⑴基于ANSYS有限元软件建立了三种无砟轨道空间实体模型以及桥上无砟轨道梁-梁模型，对模型的网格划分进行了优化，并对模型进行了验证，结果表明，本文所建立的无砟轨道结构空间实体模型正确、可靠；
　　 ⑵利用所建立的模型，计算了CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道最不利荷载位置；
　　 ⑶计算并比较了三种不同类型无砟轨道结构在三种不同荷载作用下的静力效应，结果表明，CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道结构受力及变形更合理；CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道结构对温度应力最为敏感；无砟轨道结构应力随路基不均匀沉降幅值变化而呈线性变化；
　　 ⑷计算了梁端位移对桥上无砟轨道轨道结构受力的影响，结果表明，梁端位移对扣件及钢轨受力影响较大，当梁端位移达到一定值后，会使梁端扣件系统失效；在梁端位移作用下，不同梁端支座类型与桥梁坡度对扣件附加力及钢轨附加弯矩的影响较小；梁端单侧支座位移作用下比梁端双侧支座位移作用下对扣件附加力与钢轨附加弯矩的影响大；梁端转角位移对扣件附加力与钢轨附加弯矩的影响比梁端竖向位移的要大。