高速铁路预应力混凝土槽形梁底板变形分析

摘要

高速铁路与普通铁路的主要区别在于高速铁路由于列车运行速度快，对轨道平顺性要求高，因此高速铁路桥梁结构通常是变形控制设计，而不是普通铁路强度控制设计。由于列车荷载的作用，槽形梁底板的变形会导致两条钢轨产生高差，造成轨道不平顺，对行驶安全造成影响。本文通过对预应力混凝土槽形梁底板变形的计算分析，以期确认底板变形引起的轨道不平顺是否符合相关规定。
　　本文以某预应力混凝土三跨连续槽形梁(40+56+40)为背景，建立预应力混凝土槽形梁的有限元模型，计算了列车布满左线（单侧有车）、列车布满左右线（双侧有车）、左右线布满边跨以及左右线布满中跨四种工况槽形梁底板的变形，并与《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》(TB10754-2010 J1150-2011)、《高速铁路轨道工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）等要求做了对比分析。论文主要内容如下:
　　(1)探讨了轨道不平顺常见的种类，并探讨了预应力混凝土槽形梁底板变形对轨道不平顺的影响。
　　(2)运用有限元软件midas建立槽形梁有限元模型，对槽形梁施共计算4种工况，分析由于槽形梁底板变形带来的轨道高低不平顺使轨道沿桥向形成的挠度差，水平不平顺在同一横截面内两根钢轨的挠度差，以及扭曲不平顺在对应规定范围内，左右两根钢轨下的底板挠度差。
　　(3)得出4种工况下预应力混凝土槽形梁底板变形引起的轨道不平顺最大值以及结构自振频率，并将结果与规范进行比较。
　　主要结论:
　　对目前常用的预应力混凝土双线槽形梁而言，其底板变形引起的轨道不平顺均满足相关标准的要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题意义

1．2 槽形梁的应用与研究现状

1．2．1 槽形梁的构造及特点

1．2．2 槽形梁的应用现状

1．2．3 槽形梁国内外研究现状

1．3 本文的研究内容

2 槽形梁底板变形对轨道的影响

2．1 轨道不平顺

2．1．1 轨道不平顺的常见种类

2．1．2 轨道不平顺的限制

2．2．3 轨道不平顺对列车运行的影响

2．2 槽形梁底板变形对轨道不平顺的影响

2．2．1 槽形梁底板变形对轨道高低不平顺的影响

2．2．2 槽形梁底板变形对轨道水平不平顺的影响

2．2．3 槽形梁底板变形对轨道扭曲不平顺的影响

3 预应力混凝土槽形梁有限元模型

3．1 工程背景

3．2 槽形梁有限元模型的建立

3．2．1 建立坐标系

3．2．2 单元划分及参数

3．2．3 预应力的模拟

3．2．4 支座的处理

3．3 计算工况

3．31 计算工况

3．32 列车荷载的取值

3．33 动力系数

4 槽形梁底板变形计算结果及分析

4．1 工况一计算结果及分析

4．1．1 工况一计算结果

4．1．2 工况一下底板挠度对轨道平顺性的影响(对比分析)

4．2 工况二计算结果及分析

4．2．1 工况二计算结果

4．2．1 工况二下底板挠度对轨道平顺性的影响(对比分析)

4．3 工况三计算结果及分析

4．3．1 工况三计算结果

4．3．2 工况三下底板挠度对轨道平顺性的影响(对比分析)

4．4 工况四计算结果及分析

4．4．1 工况四计算结果

4．4．2 工况四下底板挠度对轨道平顺性的影响(对比分析)

5 槽形梁结构特征值分析

5．1 槽形梁结构无荷载特征值分析结果

5．2 分析结果对槽形梁不平顺的影响

6 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果