高速铁路跨区间无缝线路设计.pdf

第二章!高速铁路跨区间无缝线路设计 第一节!跨区间无缝线路设计概述 所谓跨区间无缝线路! 即轨条与轨条“ 轨条与道岔直接焊接! 轨条之间直接传递纵向 力和位移量#在$ ?$! # * “%2 1“$q+ 4 * m # # 扣件阻矩/q“ 4 “! + 1 - ! “5%0 .& 0 . (型枕道床横向阻力!2q“ # 4 2 1“ 曲线“为无碴桥上无缝线路的s! 图#“ ! + mi *! + mi *! + 1 # “ (#$ !“ * 3* m* 3* + :+!i 2 1$“ 4 + +!i 2 1“i + m 二! 强度检算 无缝线路强度检算% 以最低轨温下列车高速运行% 钢轨应力也不超出容许值为前提& 目前最常用的检算轨道强度的方法是准静态计算方法% 则把轨道结构对机车车辆的 动力响应% 简化为轮载 钢轨挠度 弯矩等的动力增值而纳入计算&计算理论可采用弹性 支座上的等截面连续长梁模型 或有限元法% 本文采用$ ? “ + # 1( 铁路轨道强度检算方法) 对钢轨应力进行检算% 计算参数的选用则考虑无缝线路的运营情况& ! 4弯矩计算 2计算假定 8 4钢轨为连续弹性支座上的等截面无限长梁% 梁的下沉和基础反力之间成线性关 系* 9 4用一个当量静荷载来描述车轮对轨道的作用% 作用于轨道上的荷载系符合力的独 立作用原理* 0 4机车车辆对轨道的动力影响% 采用荷载系数+( &来表示& 3静弯矩计算 将钢轨视为弹性点支座上的等截面连续长梁时% 其计算模型如图# % -& !钢轨钢的允许应力 % -&q - 9 式中!9!安全系数“ 考虑钢轨焊接头“9采用! 4 # *( -!钢轨钢的屈服极限)vs 8* 秦沈客运专线钢轨焊接采用闪光焊和铝热焊“ 高速铁路也拟采用这两种钢轨焊接方 式钢轨的屈服极限- 应采用铝热焊接头的屈服极限 1 4锁定轨温计算 无缝线路设计锁定轨温又称为中和温度已知允许温升% “ “ y& + 允许温降% “ “ c& 以及 当地近# +年来最高+ 最低轨温“ . 8 g+“. f g“ 可由图# 对于高速铁路“ 取锁定轨温上限“ .q“b=)* ( 锁定轨温下限“ gq“b* 求得“ .+“g值必须满足以下条件# “. 8 g$ 钢梁! “ “ )qr“ *“ “ 4梁轨间纵向位移阻力系数: 影响梁轨问纵向相互作用力大小的重要因素之一! 就是梁轨问纵向位移阻力系数:“ :的定义是# 单位长度轨道上使梁轨间产生单位的相对位移时! 梁轨之间所需施加的的纵 向力“:反映了约束桥梁和轨道之间相对位移的能力即扣件阻力! 其量纲为 c ! % & “ 计算式 为# !:q+ : “ % 公式#个有限单元! 任取 单元长度为c g的钢轨! 分析其受力! 如图#个钢轨有限单元中! 相连单元之间的纵向力和位移相等! 因此由公式#“的方程组#引入以下边界条件% 在无缝线路的起迄点!7q+! 在) n处!7q) n伸缩阻力! 钢轨折断处!7q+! 可解得钢轨单元截面的位移%)和纵向力5#这一计算过程若采用解析法则难度相 当大! 应采用数值解法# 由一孔或一联梁纵向上力的平衡条件! 可得!股钢轨梁轨纵向力传递至梁内支座的 量值$% !$q5“的方阮组! 引入边界条件后! 又可解得%)%5%$! 这样迭代下去 直至满足精度$迭代过程中! 公式#“#!的 ,始终在扣件阻力特征曲线的全范围 内取值$ * 4重要规律 1项梁轨纵向力传递值中! 具有一重要规律! 即在桥梁结构% 轨道条件不变的前提下! 在梁孔数超过*孔后! 无缝线路固定区$ !值随着孔数的增加而几乎不变! 因此! 通常取* !/孔梁的计算模型来表达梁孔数大于/孔的情况$ !所具有的这个规律已经得到了 理论及实践的验证! 在此不在赘述$这里给出$ !在“ 1 .简支梁3孔%! +孔时的计算分布 图! 如图#“#1% 图#“#*所示$从图中不难看出$ !的上述规律$ 3 4 ? (软件 桥上无缝线路设计软件& & &? (的主要功能模块构成如图#“#3所示! 其 中的运算器模块就是按照上述梁轨纵向相互作用的机理和方法进行编制的$? (软 件运行于 f g c l i 2 *2 m环境之下! 具有较强的前后处理功能及友好的用户界面“ 如图# “#/所示# ! 实现了桥上无缝线路设计可视化$ 图#“#1!3孔钢轨伸缩力及$!分布 ( *(# ( 图#“#*! +孔钢轨伸缩力及$!分布 图#“#3!? (软件主要功能模块 ! !(# ! 图#“#/!? (界面之一 第四节!钢轨伸缩调节器 钢轨伸缩调节器!) g w 8 g f l gn l f g e“ 简称) n# 是桥上无缝线路重要部件之一$高速铁 路用的) n必须满足% 高速铁路用钢轨伸缩调节器技术条件& $) n主要功能有 ! !# 轨距加 宽量不超过! 1 # * =3 “ 确保车轮安全平稳行驶( !“# 能以较小的阻力!.* + , 5# 使) n基 本轨伸缩自如“ 以确保基本轨一侧和尖轨一侧的钢轨纵向力在此断开“ 达到减小或消除钢 轨纵向力对桥梁或道岔的作用( ! # 基本轨伸缩过程中“ 轨距始终保持不变$ ) n具有单向和双向两种形式“ 如图#“1!所示“ 为广深准高速铁路石龙特大桥 上铺设的3 + , -).钢 轨 曲 线 型 双 向 调 节 器“ 基 本 轨 最 大 伸 缩 量 为r* + + “ 经 受 了 “ + + , .)a以上的列车运营速度的考验$ 曲线型钢轨伸缩调节器的结构特点是 ! !# 尖轨采用复合曲线进行刨切加工( !“# 尖轨 固定“ 基本轨伸缩( ! # 采用分开式铁垫板固定$ * “# * 图#“1! 第五节!胶接绝缘接头 胶接绝缘接头是实现跨区间无缝线路的关键轨道部件之一! 如图#“*!“2 +年 代初! 铁道部科学研究院和路内外单位合作! 在引进美国# v公司绝缘胶板的基础上! 使 国产胶接绝缘接头性能达到了或超过了美国7 ) 7所规定的要求! 加速我国跨区间无缝 线路的推广应用“ 高速铁路采用的胶接绝缘接头必须满足# 高速铁路用钢轨胶接绝缘接头技术条件$ ! 其主要性能要求如下% & ! 采用3 + , -(.钢轨胶接“ & “ 胶接绝缘接头在疲劳试验前后的电绝缘要求% 干燥状态! 用* + + &兆欧表测量! 电 阻不得小于! + v+) 潮湿状态在端板处浇水* + + + ( (! 用2 &万用表测量电阻值不得小于 ! , +“ & # 整体剪切强度&