【《大跨桥上无缝线路设计》20000字】

页共37页第1章绪论1.1研究的意义我国地大物博、地形错综复杂，修建铁路时受地形影响较大，为减少耕地占用面积或不影响现有交通立体交叉的使用，在铁路建设中多采用桥梁作为轨道下部支撑，桥梁在铁路结构建设中也起着越来越重要的作用。例如，京沪高铁全长1463公里，其中桥梁占铁路总长的77%，约1000公里。高速铁路桥梁施工作为铁路建设工程的重要组成部分，可以有效缩短铁路线路的施工周期，在一定程度上降低施工难度，能为高速列车的行驶提供平稳、安全的桥上铁路线路，保证铁路运行平安，使旅客能适意出行。普通铁路线路钢轨的接头，是轨道结构中的重点关注对象，同时也是轨道结构的易损部分，不仅在一定程度上消极影响线路设备使用、列车行使寿命、乘车舒适度和能源消耗等，还会对铁路行车安全造成威胁。实践表明，为从根本上解决钢轨接头的稳定与平滑问题，只有焊接钢轨以形成无缝线路。国内外无缝线路发展概况如表1-1所示。表1-1国内外无缝线路发展概况国家铁路总铺设长度（km）无缝线路的铺设长度（km）无缝线路占比(%)发展概况德国8718776000871926年，德国开始在线路上铺设长达120m的焊接钢轨，是全球最早研究无缝线路的国家，并于开始实践的19年后决定将以无缝线路作为德国的标准铁路线路来铺设。美国354813120000331930年，美国是世界上第一个尝试在隧道内铺设无缝线路的国家，3年后走向区间无缝线路。从1950年起，美国加速发展无缝线路进程，截止20世纪80年代，美国以铺设120000公里无缝线路成为世界之最。前苏联1634205700035由于俄罗斯领土南北纬度跨度较大，南北之间的温差较大，对无缝轨道的发展产生了负面影响。直到20世纪50年代，前苏联才开始尝试建设无缝线路。英国326001880058英国的铁路无缝线路多采用56kg/m型号的钢轨，轨下基础的材料一般选用混凝土或木材，道床材料选用碎石。自1980年以来，英国开始发展高速铁路，并致力于跨区间无缝铁路线路的研究。例如，在高速铁路的休斯敦-格拉斯哥部分，无缝铁路线路的长度可以达到650km左右。法国750002050027法国，同样也是世界上无缝线路起步较早的国家之一，于1950年前后就无缝线路的铺设问题进行了数次试验，并推广试验成果，逐年增多无缝线路的铺设数量。法国非常注重铁路钢轨的焊接技术的发展，焊接质量稳定且焊接方法精湛。日本436321271629日本是最早修建高速铁路的国家，重点关注轨道结构的强化，在修建新干线的过程中逐步提高轨道结构标准，同时逐步削减区间钢轨伸缩调节器的数量，增加钢轨连续焊接的长度。中国899605200058我国铁路无缝线路的起步较晚，直到1957年才开始投入建设。自从1993年实施跨区间和全区间这两种无缝线路的铺设以来，缓冲区已被删除，我国所采用的的是真正意义上的“无缝线路”形式，国家的四大干线（京广、京沪、京哈和陇海）也整体打造为了无缝线路。1.2梁轨相互作用原理在建设无缝线路的过程中，需要在一定程度上减少列车动荷载所带来的不良影响，以保障列车运行营业的安全性，优化或减少线路养护维修的工作，从而使桥上铁路线路的服务寿命得到最大化。不同下部结构的位置铺设无缝线路对钢轨的影响也不同，在路基上铺设和在桥梁上铺设就有大不同。路基上钢轨和桥梁上钢轨都受温度荷载的影响而产生伸缩力，发生伸缩变形；但桥梁上钢轨还因受到各种附加力，如竖向活载作用而产生挠曲力，发生挠曲变形。对于明桥面和道碴桥面来说，梁轨间相互作用是不同的。明桥面受力而产生收缩或变形通过梁轨相互作用，进而使钢轨受到纵向力的作用；而就道碴桥面而言，钢轨受力通过梁轨相互作用使道床受到约束。根据定义可知，伸缩力、挠曲力和制动力都是钢轨纵向附加力，但各自引起原因不同。梁受环境温度变化而产生收缩变形，即为伸缩力；梁因竖向活载作用发生挠曲变形，即为挠曲力；梁受列车水平荷载而产生制动力。而这三个力又会因桥梁跨数不同、使用支座不同而表现出不同的值，在力的作用下，桥梁墩台产生的变形是弹性的，而在墩顶会发生纵向的位移。以上种种相互作用被统称为梁轨的相互作用。1.3梁轨相互作用研究背景国内外研究历史发展进程对比表STYLEREF1\s22国内外研究历史发展进程对比时间（年）中国外国机构人名研究成果国家人名研究成果1962前苏联鲍列耶夫柯通过求解梁和轨道之间的位移变化的微分方程，可以得出钢轨在纵向的位移与内力值1974捷克斯洛伐克Fryba基于线性线路阻力，运用静力分析法得到梁轨一体化的平衡微分方程1984中南大学王光前使用模拟梁法有效简化了钢轨伸缩力及其位移1985联邦德国铁路管理总局颁发“德国规范”，建议使用拉压杆或抗弯梁模拟线路纵向阻力1986中南大学段承慈根据捞刀河试验实例，测出支座处反力，梁缝、路基上钢轨的挠曲力1987铁科院卢耀荣建立纵向力作用下，桥上无缝线路变形的微分方程，从而提出我国规范与德国规范的差异1989铁科院广钟岩编著《铁路无缝线路》，书中介绍了梁轨相互作用原理荷兰Coenraad编著《ModernRailwayTracks》，介绍钢轨纵向力的产生原因1997铁科院庄军生基于ALGOR分析影响多跨简支梁无缝线路纵向力的因素1998西南交大卜一之提出在计算制动力、温度力和挠曲力的取值方法2000铁科院阴存欣编制了动力非线性有限元程序DZXL，计算了制动、曲和挠这三种模态在耦合作用下的动静态力2001铁科院杨梦蛟建立抗弯杆单元有限元模型，此模型计算结果贴近实测结果——UIC发布“UIC规范”，完备了桥上的无缝线路检算程序2003西南交大蔡成标以简支梁和连续梁为例，计算钢轨制动力、温度力和挠曲力，并开发了设计软件——欧洲标准化委员会颁布了“欧洲规范”，提出梁轨之间相互作用的规则和检算前提北交大黄艳编写梁轨动力有限元模型在地震作用下的分析城西，分析地震对轨道结构的影响铁道部发布《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》，简称为“暂行规定”[1]英国Davis比较分析线性反应谱法和非线性时程法这两种方法得出结论的异同2004同济大学朱剑月桥墩上直接加载列车制动力忽略轨道、桥梁结构，分析桥墩本身的动力响应中南大学徐庆元建立有砟轨道梁轨系统有限元模型，可用于计算轨枕和钢轨的纵向相对位移中南大学曾志平试验计算钢轨伸缩调节器的动力特性，分析其对列车安全、稳定和舒适的影响铁科院李秋义推导出沿墩高方向分布的纵向线性温差，分析由此引起的墩顶纵向位移的变化2008北交大闫子权建立变截面连续梁和拱桥的梁轨相互作用模型，研究更换支座的方式对无缝线路的不同影响法国Jean提出在促进铁路桥梁下部结构刚度设计方案时，要考虑轨道结构的作用2007-2009德国Ruge归纳出包涵加载历史的钢轨纵向力计算方法，计算出的钢轨应力比传统计算方法要小2010中南大学张华平线路纵向阻力用理想弹塑性杆单元来模拟，来推算简支梁和连续梁上铁路线路的钢轨纵向力、梁轨之间相对位移和墩台的受力情况2011西南交大徐彩彩建立了路基区段有砟轨道的有限元模型，可以计算地震作用下轨道的横向变形美国Okelo把倾斜高架钢梁桥作为为例子，讨论桥上无缝线路伸缩力、制动力的变化规律以及断轨力的分布2012铁四院朱彬通过对比大跨度连续梁桥的桥上钢轨伸缩调节器的布置，提出可以使用制动墩或小阻力扣件来提高其平顺性2019同济大学颜轶航、吴定俊和李奇发表了关于铁路斜拉桥在制动力条件下的梁-轨相互作用的研究论文韩国Kyung-MinYun开发测量和分析系统，可用于测量和计算梁轨相互作用的相关参数，并分析其在温度载荷作用下的响应——谢铠泽、李粮余在《铁道工程学报》发表了一篇文章，探讨了轨道框架的阻力变化对梁-钢轨相互作用的影响中南大学刘文硕、戴公连研究了活动支座对梁-轨相互作用的影响1.4主要计算参数研究桥梁-轨道模型受力特性的三个主要设计参数是桥梁、轨道和荷载，本小节介绍桥梁、轨道和荷载设计参数的定义和取值。本文参照我国现行规范、德国和UIC规范。1.4.1桥梁设计参数（1）温度跨度：温度跨度的概念是指桥梁的固定支撑与相邻桥梁或桥台的固定支撑之间的距离。梁体在温度变化的作用下产生膨胀和收缩变形，并驱动轨枕位移，从而使扣件产生的纵向力作用在轨道上，从而影响无缝线路的方案选择。因此，在计算纵向力时需要考虑桥梁温度跨度的长度的影响。温度跨度示意图如下图2-2所示。图2-2温度跨度示意图德国[5]和UIC规范[4]指出,未安装伸缩调节器时，混凝土桥的温度跨度应小于90m，钢桥则需小于60m。我国“现行规范”规定，在两种情况下，桥梁都必须配备钢轨伸缩调节器，即温度跨度超过100m的钢箱梁桥或者混凝土连续箱梁桥，其温度跨度超过120m的。（2）下部结构的纵向刚度：桥梁的整体刚度包含桥梁下部结构的刚度，梁的跨度、桥墩的高度、桥墩的形状和基础的刚度都是影响下部刚度的因素，而下部结构刚度的变化将导致桥梁和墩台处于水平移动状态，这个位移继而改变了梁和钢轨之间的相对位移，也影响钢轨应力以及桥墩和桥台的力分布规律。桥梁下部结构纵向刚度k可表示为：（2-1）墩顶纵向变形如图2-3所示。图2-3墩顶纵向变形示意图1.4.2轨道设计参数线路纵向阻力：线路的纵向阻力是桥梁上无缝轨道结构的设计和计算的核心部分，并且它也是计算轨道纵向力的基础。在选择线路的纵向阻力参数大小的时候需注意考虑桥梁的设计承载力、容许断缝长度、轨道强度等级和轨道稳定等条件的影响。轨道截面参数：轨道截面参数包括诸如每延米的质量、截面面积、惯性矩等参数。我国铁路线上使用的钢轨按其型号可分为三类：分别是50kg/m、60kg/m和75kg/m，也可称为50轨、60轨和75轨，本文采用60kg/m的钢轨即CHN60，其截面特征示如下表1-3。表13CHN60钢轨的截面特征钢轨型号每延米的质量(kg)截面面积(mm2)惯性矩分析(mm4)高度(mm)宽度(mm)对y轴对x轴钢轨轨头轨底CHN601.4.3荷载计算参数UIC规范[4]中指出，影响梁-轨之间的相互作用的荷载状态可分为6类：温度效应、竖向荷载、制动力率、收缩徐变、竖向温度变化、下部结构受不均匀温度变化影响、地震荷载和行波效应及碰撞。本文主要讨论前三类。温度效应：各国规范指出，轨道的变形、梁轨之间相互作用与固定区的无缝线路钢轨温度的变化幅度没有关系，梁体的温度变化仅会印象伸缩力的计算。我国幅员广大，根据几个地区观测资料的统计分析，我国规定混凝土有砟轨道的温度变化幅值取15℃。在本文中，考虑桥梁伸缩力计算时，采用升温15℃的变化幅值。竖向荷载：在计算列车活荷载时，为了简化计算，使用标准荷载图中的均布荷载进行计算。参考规范，在本章节的伸缩力计算中，竖向均布荷载取值64kN/m。（3）制动力率：制动力率也可以称为牵引力率，其值受列车的垂直活载、轮轨接触方式和制动方式等因素的影响。1.5本文主要研究内容(1)在SAP2000软件中建立了32m简支梁桥的上部梁轨相互作用仿真模型，为随后建立112m提篮拱桥模型奠定了基础；由此可以分析三种不同荷载条件下简支梁桥模型的纵向力分布规律，为分析112m提篮拱桥上无砟轨道的纵向力规律提供一定的参考。(2)在建立简支梁桥上无缝线路仿真模型的基础上，建立两侧长100m的112m提篮拱桥上无缝线路有限元模型，并对轨道进行分析和计算，研究其纵向力分布规律并与简支梁桥进行对比分析，进行提篮拱桥的钢轨强度检查和稳定性检查。简支梁桥桥上无缝线路梁轨相互作用力学模型2.132m简支梁桥的梁轨相互作用模型在本文中，使用有限元软件SAP2000在桥上建立无缝轨道模型，分别使用梁单元、线性弹簧单元和非线性弹簧单元还原钢轨和梁、道床垂向刚度和道床纵向阻力。同时，将放置在桥梁两端的钢轨延长100m以减少路基上钢轨对桥上无缝轨道受力的影响。根据该模型，建立了长度为32m的简支梁桥模型，并进行了梁和钢轨的相互作用计算和分析，可以有效简化计算并了解力传递的途径。2.1.1模型简介建立桥梁-轨道有限元模型，应遵循以下假设：无缝线路在桥梁上的横向力很小，桥梁与轨道之间的横向位移不影响横梁和轨道的纵向力，因此，在绘制桥-轨有限元模型时，仅考虑平面力，并且可以考虑杆系结构单元。（2）线路的纵向阻力由轨道结构的类型决定。钢轨扣件和道床是防止轨道纵向运动的主要结构，选择线路的最小纵向阻力作为下限值，有砟轨道通常使用道床阻力，而无砟轨道则使用扣件阻力。（3）桥梁墩台纵向刚度线性变化，不考虑其纵向位移。建立桥梁-轨道有限元模型的物理模型如下图2-1所示。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s11桥梁-轨道相互作用模型2.2建立模型（1）定义：定义坐标轴（Global坐标轴），定义材料属性（采用Q345钢轨和C50混凝土），定义截面属性（钢轨截面和梁截面），定义两种连接类型（连接和刚臂），定义两种支座类型（固定支座和活动支座）。其中，32m简支梁桥的梁截面如下图2-4所示。图2-4简支梁桥梁截面（单位：mm）运用AutoCAD绘图软件对该梁截面进行简单的分析计算，先将坐标原点移至截面形心，再计算其截面特性如下表2-1所示。表STYLEREF1\s21简支梁截面特性截面截面面积(mm2)惯性矩分析(mm4)梁截面的弹性模量(N/mm2)梁截面的线膨胀系数对x轴对y轴简支梁截面86703264.44×8.12×2.1×1.0×（2）从坐标的原点开始，沿x轴绘制总共33个特殊节点，其间隔为1m。选择“框架”功能中的钢轨截面，将第一个节点和第二个节点进行连接，再选择“带属性复制”功能将这33个节点连接组成简支梁桥桥上钢轨的模型。在这33个特殊节点组成的钢轨下方0.1m和2.2m处，同样绘制特殊节点，组成梁轨连接和简支梁桥桥面的模型，与上方组成钢轨的特殊节点一一对应，再使用“两点连接单元”功能，在0.1m处使用“连接”连接，在2.208m处使用“刚臂”连接。在代表梁体的框架单元中两端的节点下方2.0m处各绘制一个特殊节点作为支座，与正上方梁体节点用“刚臂”连接，作为下翼缘刚臂。（3）在钢轨的左右两侧各绘制100个间隔1m特殊节点，用相同的方法连接，作为路基上钢轨。使用“单点连接单元”功能，将路基上代表钢轨的点与路基一一进行连接。根据《TB10015-2012铁路无缝线路设计规范》，轨道的垂直刚度采用非线性连接，即600kN/cm。（4）在梁体下刚臂的两处特殊节点处分别指定为桥梁的固定支座和活动支座。其中，在定义连接属性-支座时，固定支座除R3方向外其他所有方向都勾选固定，活动支座只勾选U1、U3、R1、R2方向进行固定，其他方向活动。注：U1代表垂直桥方向，U2代表平行桥方向，U3代表水平桥方向，R1代表绕1轴的旋转，R2代表绕2轴的旋转，R3代表绕3轴的旋转。（5）图2-5、2-6分别显示了在x-z视图和3-d视图下的32m简支梁梁-轨相互作用有限元模型的整体形状。图2-532m简支梁梁-轨相互作用有限元模型（x-z视图）图2-632m简支梁梁-轨相互作用有限元模型（3-d视图）2.332m简支梁桥上无缝线路纵向力分布规律2.3.1伸缩力在定义中，定义荷载模式为升温15℃，荷载工况为非线性，在32m简支梁有限元模型中选中所有梁截面，并施加升温15℃的温度荷载，再选中所有钢轨截面，对钢轨进行运行分析。分析完成后，通过“显示”功能中的表格，过滤掉重复钢轨坐标的点，选择最大值进行绘图分析，得到钢轨轴向应力图，如下图2-7所示。图2-7钢轨轴向应力图（伸缩应力）由图2-7可以看出，在15℃的温度荷载作用下，钢轨的伸缩应力的最大拉应力出现在左端固定支座的位置，最大压应力出现在右端活动支座上，如下表2-2所示。表2-2钢轨温度应力极值出现的位置及大小钢轨伸缩应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)桥梁左端固定支座拉21.1桥梁右端活动支座压43.32.3.2挠曲力在定义中，定义荷载模式为挠曲，荷载工况选择非线性，在32m简支梁截面上施加Gravity方向、大小为64KN/m的均布荷载，选中所有钢轨截面，对钢轨进行挠曲力运行分析。分析完成后，会发现模型出现肉眼可见的变形，同样选择钢轨显示表格，选择输出钢轨应力，过滤掉重复坐标的钢轨编号，选择最大值进行排序，钢轨的挠曲轴向应力图如下图2-8所示。图2-8钢轨轴向应力图（挠曲应力）从图2-8可以看出，在Gravity方向的均匀载荷作用下，钢轨挠曲应力的拉应力最大值出现在简支梁桥左端的固定支座处，压应力最大值则出现在右端活动支座的位置上，如表2-3所示。表2-3钢轨挠曲应力极值出现的位置及大小钢轨挠曲应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)桥梁左端固定支座拉9.0桥梁右端活动支座压4.72.3.3制动力德国[5]和UIC规范[4]中规定，制动力率的值为0.25，因此，在涉及制动力计算时，本文中该值为0.25×64=16kN/m。在定义中，定义荷载模式为制动力，荷载工况为非线性，在32m简支梁桥模型中施加水平方向、取值为16KN/m的均布荷载，施加制动力的范围是左侧路基上钢轨和整段桥梁上的钢轨，在“选择”功能中使用标签选择，增量选择钢轨编号。在水平制动力作用下，钢轨的制动应力图如下图2-9所示。图2-9钢轨轴向应力图（制动应力）由图2-9可以看出，在水平均布荷载作用下，钢轨的制动应力在路基左端不为零而右端为零，在简支梁左端固定支座处出现最大拉应力，大小为2.0MPa，而最大压应力则出现在梁右端活动支座处为8.7MPa，如下表2-4所示。表2-4钢轨制动应力极值出现的位置及大小钢轨制动应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)桥梁左端固定支座拉2.0桥梁右端活动支座压8.72.4本章小结本章主要介绍了在SAP2000软件中建立32m简支梁上梁-轨相互作用的有限元模型，以及如何计算不同载荷条件下的伸缩力、挠曲力和制动力，从而得到简支梁桥上无缝线路的纵向力分布规律，主要结论有以下三点：在温度荷载、竖向方向均布荷载和水平方向均布荷载这三种荷载工况作用下，简支梁桥模型的钢轨轴向应力的最大值出现在桥上的位置相同，即极值出现在简支梁桥的两端附近，其中拉应力最大值出现在左端固定支座处附近，压应力最大值出现在右端活动支座处附近；在温度荷载、竖向均布荷载这两种荷载工况作用下，路基长度大于30m时，钢轨内部的轴向应力趋于稳定；在水平分布的均布荷载作用下，梁和钢轨相互作用，梁体变形，梁桥的活动支座沿水平方向移动；在简支梁桥活动支座右端的路基，长度与简支梁的跨度相同，其钢轨的轴向应力表现为压应力，该压应力的值较大；在简支梁桥固定支座左侧的路基，长度与简支梁的长度一致，其路基上的钢轨应力表现为拉应力，拉应力值较小。第3章主跨112米提篮拱桥梁轨相互作用力学模型3.1提篮拱桥工程背景武广客运专线112m提篮拱桥借鉴宣杭线东苕溪桥的成功经验，充分结合本条线路自身特点，进一步优化设计方案，以满足客运专线行车需求。提篮拱桥工点位于湖北省赤壁市境内，垄岗及其谷地区,岗地低矮谷地平坦开阔，高坡面平缓，高差10～20m，植被不发育，辟为旱地。差1～10m，辟为稻田及水塘，其间分布小水沟，沟型不规则，走势弯曲，沟宽1～3m，沟深1～2m，平时水流流速较缓。桥址附近有乡间公路，交通较为便利。提篮拱桥跨越京珠高速公路，铁路与公路轴线交角36°。京珠高速公路为沥青路面，宽约27m，双向四车道，车流量较大。由于交角较小，需采用较大跨度桥梁。本章以第2章32m简支梁桥为基础，以112m提篮拱桥为研究对象，对其施加温度荷载、竖向均匀活荷载和水平制动力，并进行了分析研究，在不同载荷条件下结构的内力。3.2112m提篮拱桥梁轨相互作用力学模型在分析了32m长的简支梁桥上无缝轨道的伸缩力、挠曲力和制动力的基础上，建立了112m提篮拱桥的有限元仿真模型。提篮式拱桥桥墩的纵向刚度设置为1000kN/cm。基于以上的模型假定，使用非线性杆单元参照线路的纵向阻力，线性弹簧参照轨道的竖向刚度，与梁高等高的刚臂参照桥梁的梁高。3.3模型的建立（1）定义：定义坐标轴（Global坐标轴），定义材料属性（采用Q345钢轨和系梁采用C45混凝土），定义截面属性（系梁截面、钢轨截面、拱肋横截面和系杆截面），定义连接类型（连接和刚臂），定义支座类型（固定支座和活动支座）。其中，112m提篮拱桥系梁截面如下图3-1所示。（a）系梁截面填充后整体视图（b）系梁截面尺寸(单位：mm)图3-1112m提篮拱桥系梁截面使用与简支梁相同的方法，用autoCAD绘图软件对系梁截面进行简单的分析计算，得到其截面特性如下表3-1所示。表3-1系梁的截面特性截面面积(mm2)惯性矩分析(mm4)旋转半径分析(mm)对x轴对y轴对x轴对y轴系梁截面129841221.3×10133.7×1014989.895340.11（2）从坐标原点开始，沿x轴方向绘制间隔为1m的特殊节点，共113个。再在第一个和第113个特殊节点两边绘制2个间隔为1m的特殊节点。选择“框架”功能中的系梁截面，连接第一个、第二个特殊节点，组成一段系梁，再选择这段系梁用“带属性复制”功能将这113个节点连接成一段系梁模型。在这个117节点上方高度1.857m和1.957m处同样绘制特殊节点，分别在X轴两侧2.5m处，在1.957m处的特殊节点连接成钢轨，与之对应，使用“两点连接单元”功能，在间隔0.1m处使用“连接”连接进行弹性连接，成为钢轨和梁体之间连接；在间隔1.857m处使用“刚臂”连接。在梁体原点和坐标113m处的节点下方1.343m位置处各绘制一个特殊节点作为支座，与正上方节点用“刚臂”连接作为下翼缘刚臂。（3）在钢轨的左右两侧各绘制100个间隔1m特殊节点，用相同的方法连接，作为路基上钢轨。在本模型中，桥上铁路为双线铁路，可以画好一侧轨道后，通过标签选择整条钢轨及连接，沿X轴镜像复制，得到两条钢轨。使用“单点连接单元”功能，将路基上钢轨与路基进行连接。（4）根据提篮拱桥的拱肋布置图，定义拱肋截面。根据设计要求，本桥的拱肋横截面为哑铃形，使用钢管和混凝土的结合，截面高度取h=3000mm，截面等高度布置，钢管的直径取值1200mm，管厚18mm，拱肋两根钢管之间连接用厚度δ=16mm的腹板。提篮拱桥两侧拱肋在横桥方向，向内倾斜9°，故称为提篮式拱桥。内倾后拱顶处拱肋中心距9.2m，而在拱脚处拱肋中心距16.2m。拱肋截面如图3-2所示。图中黑色阴影部分为Q345钢，绿色阴影部分为C55无收缩混凝土。（a）拱肋截面填充后整体视图（b）拱肋截面尺寸（单位：mm）图3-2拱肋截面图（5）根据提篮拱桥拱肋布置图，从x方向每隔8000mm选择拱肋中心线坐标作为简化拱肋，绘制左半边的拱肋，使用“绘制框架”功能，选中拱肋截面，将特殊节点连接起来，再选中左侧拱肋沿x=58000mm的平面使用镜像复制，得到一侧的完整拱肋，拱的起点和终点分别通过刚臂与梁相接。提篮拱桥的简化拱肋左半边（拱肋中心线坐标）如表3-2所示。表3-2左半边拱肋中心线坐标(单位：mm)拱肋特殊节点编号X方向坐标Y方向坐标Z方向坐标12000-89000210000-79346102318000-713711133426000-649915160534000-601218237642000-566820406750000-546421696858000-539622124根据吊杆布置图，定义吊杆截面为内接于直径115mm圆的正六边形，采用Q235钢填充。吊杆截面布置图如图3-3所示，吊杆坐标如表3-3所示。图3-3吊杆截面布置表3-3吊杆坐标(单位：mm)吊杆编号24681012吊杆上端与拱肋中心线交点坐标x坐标189472765135889.244040.652141.360231.7y坐标-7061.5-6398.5-5930.8-5616-5445.8-5415z坐标11609.715795.018749.22073521810.622004.6吊杆下端与拱肋中心线交点坐标x坐标114001940027400354004340051400y坐标-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐标300300300300300300吊杆长度13720.2717733.720524.5222428.4723474.3823690.40吊杆编号11’9’7’5’3’1’吊杆上端与拱肋中心线交点坐标x坐标6830076387.784391.292541.999722.4105002y坐标-55225770.7-6157.6-6701.7-7308.6-7901z坐标2132519758.617317.313880.510049.67398吊杆下端与拱肋中心线交点坐标x坐标594006740075400834009140099400y坐标-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐标300300300300300300吊杆长度23079.8721661.2619440.9616517.7512917.28557.74吊杆编号1357911吊杆上端与拱肋中心线交点坐标x坐标114240.916277.623458.131608.839612.347699.3y坐标-7810.47308.6-6701.7-6157.6-5770.7-5522.7z坐标6882.410049.813880.517317.319758.621325吊杆下端与拱肋中心线交点坐标x坐标166002460032600406004860056600y坐标-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐标300300300300300300吊杆长度8557.7412917.216517.7519440.9621661.2623079.87吊杆编号12’10’8’6’4’2’吊杆上端与拱肋中心线交点坐标x坐标55768.363858.771959.480110.888348.497053y坐标-5415-5445.8-5616-5930.8-6398.5-7061.5z坐标22004.621810.62073518749.215795.211609.7吊杆下端与拱肋中心线交点坐标x坐标6460072600806008860096600104600y坐标-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐标300300300300300300吊杆长度23690.4023474.3822428.4720524.5217732.713720.27置了X型支撑，从顶部到两个拱脚设置了4个K型横撑，左右两侧对称。横撑材料由直径φ600、φ500和φ360mm的圆形钢管组成，钢管内部为空，不填充混凝土。横撑示意图如图3-4所示，横撑坐标如表3-4所示。图3-4横撑示意图（单位：mm）表3-4横撑坐标表左端坐标中间坐标右端坐标xyzxyzxyz1号K撑21735.2-6681.11401122124.2-6808.11320922513.2-6935.11240718330.6-6952.612297.218719.6-7079.611495.219108.6-7206.610693.22号K撑37758.5-5704.120178.337973.5-5841.119314.338188.5-5978.118450.334070.2-5862.719178.334285.2-5999.718314.334500.2-6136.717450.3拱顶横撑51998.1-5305.322695.252079.1-5446.321807.252160.1-5587.320919.251998.1-5271.922906.856014.2-5412.922017.852160.1-5553.921130.8（8）由于本桥温度跨度较小，故不需要考虑设置小阻力扣件或钢轨伸缩调节器。（9）本章建立的112m提篮拱桥无缝轨道的有限元模型如图3-5所示，均采用3-d视图显示。提篮拱桥正面视图（b）提篮拱桥侧面视图图3-5提篮拱桥上无缝线路梁轨相互作用模型

第4章主跨112米提篮拱桥上无缝线路纵向力分布规律4.1计算条件本章主要研究112m提篮拱桥的无缝轨道模型，分析了在温度荷载、竖向活荷载和水平制动力的作用下，梁与钢轨的相互作用。在温度的作用下计算钢轨的伸缩应力时，应在温度升高15℃时计算其伸缩应力，为多方面分析此提篮拱桥，还在一侧拱肋和一侧吊杆上施加了相同的温度荷载来分析钢轨的伸缩应力；在计算钢轨在活荷载作用下的挠曲应力时，应计算在64kN/m的均匀载荷下钢轨在重力方向上的挠曲应力，注意挠曲应力的最大值是否能满足检算要求，如不满足应根据温度跨度添加钢轨伸缩调节器；在制动力作用下计算钢轨的轴向应力时，对一侧路基上的钢轨和桥梁上的钢轨上施加水平均匀的16kN/m的荷载，后续是否安装伸缩调节器与挠曲应力相同。4.2伸缩力4.2.1不设置钢轨伸缩调节器在定义中，定义荷载模式的名称为升温15℃，荷载模式的类型为Temperature，自重系数取0，定义荷载工况为非线性；在“选择”功能中选择属性-框架截面中的系梁截面，在“指定”功能中制动框架荷载-温度荷载-升温15℃；在通过“选择”功能中标签选择一侧钢轨，对模型进行运行分析，在“显示”功能中表格显示将钢轨轴向应力的结果导出，过滤掉重复的钢轨坐标，选取最大值进行分析，导出Excel表格得出在温度荷载作用下钢轨伸缩应力变化数值，再使用origin绘图软件进行绘制。升温15℃时钢轨的轴向应力变化如图4-1所示。图4-1升温15℃时钢轨的伸缩应力（无钢轨伸缩调节器）由图4-1得出，钢轨的伸缩应力最大值出现在钢轨上的位置及大小如下表4-1所示。表4-1钢轨伸缩应力极值出现的位置及大小钢轨应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)梁桥跨中处拉26.1桥梁左侧固定支座压66.3桥梁右侧活动支座压71.7由表可知，钢轨的伸缩轴向应力的最大值出现在梁右侧的活动支座处。4.2.2钢轨伸缩调节器设置在桥梁右端活动支座处荷载模式与上述相同，将温度荷载重新加在梁截面上，将钢轨伸缩调节器设置在出现最大值的位置，即右端活动支座处。具体操作方法是在桥梁模型中删除右端活动支座处的一节钢轨。升温15℃时刚轨轴向应力如图4-4所示。图4-4升温15℃时钢轨轴向应力（梁右端设置钢轨伸缩调节器）从图44可以看出，最大的伸缩拉应力出现在梁跨的中间，其值为26.8MPa；最大的伸缩压应力出现在桥梁左端，固定支座处，其值为47.7MPa。图4-5对比钢轨伸缩调节器对伸缩应力的影响将图41和图44放在一张图中，如图4-5，可以发现，由于将梁钢轨伸缩调节器安装在梁的右端，因此梁右端的活动支座处的钢轨轴向应力值降低了约60MPa左右，从71.7MPa降低至约10MPa；在梁的左端固定支座处，钢轨的轴向应力值从66.3MPa减小到47.7MPa左右，这表明在安装调节器后，轨道整个截面的轴向应力值已显著降低。由此可以推断，将钢轨伸缩调节器设置在该位置具有实际的意义。4.3挠曲力4.3.1不设置钢轨伸缩调节器在“定义”功能中，定义荷载模式的名称为挠曲力，类型选择Live活荷载，定义荷载工况为非线性；在“选择”功能中选择框架截面-系梁截面，指定框架荷载-分布荷载-重力方向，大小为64kN/m的挠曲力；再通过标签选择一侧钢轨截面，运行模型，在梁上挠曲力作用下进行分析；通过“显示”功能导出钢轨轴向应力变化的数据表格，过滤掉重复坐标，选择最大值进行输出，绘制相应的折线图。图4-6显示了在重力方向均布荷载为64kN/m的钢轨的轴向应力。图4-6挠曲力作用下钢轨挠曲应力（无钢轨伸缩调节器）从图4-6可以看出，钢轨的挠曲应力极值出现在钢轨上的位置及大小如表4-2所示。表4-2钢轨轴向应力极值位置及大小钢轨应力极值出现位置拉/压应力数值(MPa)桥梁跨中部拉1.1桥梁左侧固定支座处压2.7桥梁右侧活动支座处压3.1由此，钢轨的挠曲轴向应力的最大值出现在梁跨右侧的活动支座处。4.3.2钢轨伸缩调节器设置在桥梁右端活动支座处荷载模式与上述相同，将钢轨伸缩调节器设置在出现最大值的位置，即梁右端的活动支座处。图4-7显示了在重力方向上均布施加64kN/m载荷时刚轨的挠曲应力。图4-7挠曲力作用下钢轨挠曲应力（活动支座处设置钢轨伸缩调节器）由图47可以看出，在垂直活荷载下，最大的轴向拉应力出现在梁右端的活动支座附近，其值约为3.1MPa；最大的压应力出现在梁跨的中间位置附近，值为1.1MPa。对比图46与图47曲线，可以发现，在梁右端的活动支座处的钢轨的轴向应力值从3.1MPa减小到约1.8MPa，而且轴向应力达到最大值的位置发生了变化，从梁右端活动支座处移动到了梁左端的固定支座处，最大压应力也从2.7MPa降低至约2.2MPa，这表明钢轨伸缩调节器设置梁右端活动支座处，即出现应力最大值的位置，这种设定方法是正确的，在实际工程中具有一定的参考意义。4.4制动力4.4.1不设置钢轨伸缩调节器在“定义”中设置荷载模式的名称为制动力，定义荷载模式类型为Live活荷载，定义工况时选择分析类型为非线性；通过标签选定左侧路基的上钢轨和桥上的钢轨，施加框架荷载-分布荷载-X方向大小为16kN/m的制动力；再选择一侧全部钢轨，对模型制动力的运行分析，导出应力数值表格，过滤掉重复坐标，选择最大值进行绘制图像。在origin绘图软件中，图4-9显示了在水平方向上均匀荷载为16kN/m时所绘制的钢轨轴向应力。图4-9制动力作用下钢轨制动应力（无钢轨伸缩调节器）由图4-9得出钢轨制动应力的极值出现在钢轨上的位置及大小如表4-3所示。表4-3钢轨轴向应力极值位置及大小钢轨制动应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)桥梁左侧固定支座处拉56.1桥梁右侧活动支座处压65.2由此可见，钢轨的制动轴向应力的最大值出现在桥梁右端的活动支座处。4.4.2钢轨伸缩调节器设置在桥梁右端活动支座处因为4.4.1钢轨的制动轴向应力出现在了桥梁右端的活动支座处，数值较大，需要设置钢轨伸缩调节器，设定位置为出现最大值的位置，即右端活动支座处。在同样荷载条件下，即水平方向大小为16kN/m均布荷载作用下的刚轨轴向应力如图4-10所示。图4-10制动力作用下钢轨制动应力（梁右端设置钢轨伸缩调节器）根据图410所示可以分析，在使用钢轨伸缩调节器加载的条件下，钢轨的最大制动拉应力出现在桥梁左端固定支座处，该值约为73.0MPa，可以发现这个值比未设置钢轨伸缩调节器时左端固定支座处的值要大，需要检算是否满足强度和稳定性要求；最大的制动压应力出现在桥梁右端的活动支座处，大小为10.0MPa。将图49与图410进行比较，可以发现在梁右端活动支座处的钢轨轴向应力数值由65.2MPa减小到大约10MPa，并且钢轨轴向应力达到最大值的位置向左移动，由梁右端活动支座处转移到了梁左端固定支座处，最值从56.1MPa增大到73.0MPa左右，经验算发现将钢轨伸缩调节器设置在原出现应力最大值的梁右端是不够的，需要在左端固定支座处也设置一个钢轨伸缩调节器，如下图4-11所示。图4-11制动力作用下钢轨制动应力（梁左右两端均设置钢轨伸缩调节器）图4-12对比钢轨伸缩调节器对制动应力的影响将图49与图48进行比较，发现桥梁右端活动支座处的钢轨轴向应力值保持不变，钢轨轴向应力达到最大值的位置保持在梁左侧固定支座处，最大值也从73.0MPa减小到大约17.5MPa，这表明将钢轨伸缩调节器设置在出现应力最大值的位置，在本桥中设置在桥梁左右两端支座处是正确的，如图4-12所示，该设定方法可以为工程实际提供一定参考。4.5本章小结本章主要介绍了112m提篮式拱桥桥梁-轨道相互作用的力学模型的建立以及伸缩力、挠曲力和制动力的计算，并分析了无缝轨道在桥上的纵向力分布规律。获得的主要结论是：（1）如果没有钢轨伸缩调节器，则当温度荷载、竖向活荷载或水平方向制动力作用在结构上时，钢轨轴向应力的极值将位于提篮拱桥的左端、中部和右端，具体表现在固定支座处、跨中位置和活动支座处，最大值出现在简支梁右端的活动支座处。（2）参照规范查得，此提篮拱桥模型的温度跨度大于100m，因此必须安装钢轨伸缩调节器以减小钢轨应力的值，来保证具有合理的强度和稳定性。根据安装钢轨伸缩调节器的目的，可以合理推测将钢轨伸缩调节器安装在出现最大轴向应力的位置。验证模型后，发现推测是合理的。将钢轨伸缩调节器设置在桥梁右端，出现最大轴向应力的位置可以有效地减小钢轨应力的最大值，在实际施工中具有一定的借鉴。（3）与第2章中的简支梁模型比较，在相同载荷下，比较纵向力图像，发现当力的作用方式、大小和方向相同时，提篮拱桥的轴向温度应力比简支梁桥要大；在竖向活载和水平制动力作用下，提篮式拱桥的轴向应力小于简支梁桥的轴向应力。在研究产生不同应力的原因时，推测伸缩应力可能是由于提篮式拱桥的温度跨度是简支梁桥的四倍左右大，因此，提篮拱桥的伸缩应力大于简支梁桥；在建立模型时，为满足刚度要求提篮拱桥的竖向刚度设置数值比较大，远大于简支梁桥，因此在相同的竖向活荷载和水平制动力的作用下，相比简支梁桥的变形，提篮拱桥发生的变形要小些，从而导致在这两种荷载条件下钢轨轴向应力呈现与伸缩应力相反的变化，提篮拱桥的挠曲应力和制动应力要比简支梁桥的小。（4）在列车的水平制动力的作用下，其所处的轨道的加载长度越长，轨道的轴向应力就越大。这表明随着列车的行驶，列车在桥上的水平制动力的范围逐渐增大，而且钢轨轴向应力的最大值也随之增大，当列车的水平制动力全部作用在桥上时，钢轨的轴向应力将达到最大值。第5章关键参数对112m提篮拱桥上无缝线路纵向力的影响5.1拱桥不同部位受温度荷载在同一拱桥中，不同部位受力对桥上无缝线路纵向力的影响不同。为了更好的研究桥上无缝线路纵向力的影响因素，以温度荷载为例，将升温15℃的荷载施加在提篮拱桥单侧拱肋和单侧吊杆上，与施加在桥上的结果进行对比。5.1.1单侧拱肋受温度荷载荷载模式相同，将温度荷载从梁截面取消，设置在单侧拱肋截面处，分析钢轨的轴向应力。升温15℃时刚轨轴向应力如图5-1所示。图5-1升温15℃时钢轨伸缩应力（无钢轨伸缩调节器）由图5-1得出，钢轨的伸缩应力最大值出现在钢轨上的位置及大小如下表5-1所示。表5-1钢轨伸缩应力极值出现的位置及大小钢轨应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)梁桥跨中处拉3.2桥梁左侧固定支座压9.1桥梁右侧活动支座压8.9由表可知，钢轨的伸缩轴向应力的最大值出现在梁左侧的固定支座处。与温度荷载施加在桥梁梁体上相比，伸缩应力值变化曲线大致相同，但拉、压应力的极值明显减小。5.1.2单侧吊杆受温度荷载荷载模式相同，将温度荷载从单侧拱肋截面取消，设置在单侧吊杆截面处，分析此时钢轨的轴向应力。在升高温度15℃时刚轨伸缩应力（轴向）如图5-2所示。图5-2升温15℃时钢轨伸缩应力（无钢轨伸缩调节器）由图5-2得出，钢轨的伸缩应力最大值出现在钢轨上的位置及大小如下表5-2所示。表5-2钢轨伸缩应力出现的位置及大小钢轨应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)梁桥跨中处压0.5桥梁左侧固定支座拉1.5桥梁右侧活动支座拉1.5由表可知，当温度荷载作用在一侧吊杆上时，钢轨的轴向伸缩应力近似呈对称分布。其中，与上述温度荷载施加在单侧拱肋相比，压应力最大值从两侧支座处转移到梁桥跨中处附近，在跨中两侧对称出现极值，跨中处反而不出现极值；拉应力最大值从梁桥跨中转移到两侧支座处，总体与温度荷载施加在桥梁梁体上、单侧拱肋上相比，伸缩应力的值明显减小。图5-3对比不同部位受温度荷载下钢轨伸缩应力观察图5-3可以看出，在其他情况相同的情况下，当温度荷载作用在梁体上时伸缩应力值最大，拱肋次之，吊杆最小。5.2不同制动力系数对桥上钢轨制动应力的影响铁路桥梁与公路桥梁相比，列车制动力作为附加力的值较大，而影响列车制动力大小的因素就是制动力率。在第四章中，根据德国[5]和UIC规范[4]制动力率取0.25，计算制动力时取0.25×64=16kN/m。本小节中，参照我国相关理论研究，制动力率取0.164，故计算制动力时取0.164×64=10.5kN/m。我国对于制动力率的取值与国际铁路联盟和欧洲的取值相比，明显较小，从目前的实践经验来看长编组列车因具有一定的安全储备，并未出现问题，对于铁路桥梁来说研究制动力率的大小很有必要。重新定义制动力的荷载模式，与之前相同，选择活载、非线性，通过标签选择左侧钢轨和桥上钢轨，施加水平方向大小为10.5kN/m的制动力，选中左侧整条钢轨分析其制动应力。在制动应力为10.5kN/m时刚轨制动应力（轴向）如图5-4所示。图5-4制动力作用下钢轨制动应力由图5-4得出钢轨制动应力的极值出现在钢轨上的位置及大小如表5-3所示。表5-3钢轨轴向应力极值位置及大小钢轨制动应力极值出现的位置拉/压应力数值(MPa)桥梁左侧固定支座处拉38.2桥梁右侧活动支座处压46.3根据图54所示可以看出，当制动力率取0.164时，钢轨最大拉应力出现在桥梁左端固定支座处，大小为38.2MPa；最大压应力出现在桥梁右端活动支座处，大小为46.2MPa。图5-5对比不同制动力率对钢轨制动应力的影响观察图5-5，可以发现，在其他条件都相同的情况下，当制动力率由0.25减小到0.164，制动力由16kN/m减小到10.5kN/m时，钢轨轴向应力的最大拉、压应力出现的位置并没有改变，拉应力极值从56.1MPa减小至38.2MPa，减小了17.9MPa；压应力极值从65.2MPa减小到46.3MPa，减小幅度为18.9MPa。5.3本章小结本章主要介绍了修改关键参数对112m提篮拱桥上无缝线路的纵向力的影响，通过改变温度荷载的加载位置和制动力率的大小，对所建立的模型进行分析，具体工作如下：（1）比较了相同温度荷载加在桥梁、单侧拱肋和单侧吊杆上的不同，可以发现当温度荷载作用在桥面上时会获得最大的伸缩应力，温度荷载作用在单侧拱肋和单侧吊杆上时钢轨轴向伸缩应力值明显减小。（2）结合我国相关铁路规范，修改制动力率的大小，进而改变制动力的大小，在不同制动力的作用下分析钢轨制动应力的变化。可以发现，在其他条件都相同时，制动力率减小，钢轨制动应力极值的位置、分布、变化曲线不变，但应力值的大小明显减小，极值也会相应减小。

第6章轨道强度、稳定性检算6.1轨道强度的检算6.1.1计算检验参数（1）速度系数α对于新建铁路，速度系数α的大小可以参照表6-1。表6SEQ表\*ARABIC\s11速度系数数值表牵引动力形式速度取值电力牵引机车内燃牵引机车运行速度不大于160km/h0.6V/1000.4V/100运行速度超过160km/h1.0在本文所建立的梁轨相互作用模型中，设计列车均采用内燃机牵引，最大的运行速度为250km/h，大于160km/h。参照上表，速度系数的取值为α=1.0。（2）桥梁荷载偏载系数β在本文中，简支梁桥和提篮拱桥的模型均建立在一条直线上。因此，桥梁的荷载偏载系数取值为β=0。（3）横向分布系数f横向分布系数f：根据下表6-2取值。表6-2横向分布系数取值表线路图直线曲线的半径(km)≥20.8~20.60.50.40.3横向分布系数f1.251.31.451.601.701.802.00与上述相同，本文中简支梁桥和提篮拱桥的模型均建立在一条直线上。因此，横向分布系数f取1.25。6.1.2轨道强度检算（1）轨道刚比系数k值的计算检算刚度D=30000N/mm，轨枕间距设为标准，α=625mm。式中，。（2）计算值在寻找引起最大弯矩的最不利轮位时，可分别使用一个转向架的两个轴作为计算轮，这两个轴轴距、轮重均相同，故1、2轮所引起的弯矩相同，只以1、2轮作为计算轮考虑最不利轮即可，表6-3取1轮作为计算轮来讨论。表6-3计算计算轮参数转向架轮位121P（N）11280011280095541.6x(mm)02500kx02.214µ1-0.153Pµ112800-17258.4（3）计算钢轨静弯矩（4）计算钢轨动弯矩（5）在直线地段，钢轨截面动态应力应力σ头d和σ根据公式σd=MdW，不计钢轨竖直方向产生的磨耗，60轨的轨头截面系数；轨底（6）计算最大伸缩应力σ参考湖南省长沙市的轨道温度，来检验本模型中的容许伸缩应力。本地的锁定轨道温度：T设计锁定轨温的温度上限：T设计锁定轨温的温度下限：T温度降低的最大幅度：∆钢轨最大伸缩应力：σ（7）计算轨道的最大附加应力σσ（8）检算钢轨强度 参照我国现行规范，本文使用的60轨的屈服强度大小为457MPa，轨道安全系数K取1.3。 总而言之，钢轨底部的基本应力小于允许应力，并且钢轨的强度均符合检算要求。6.2轨道的稳定性检算本小节所使用的计算资料如下表5-4所示。表5-4计算资料钢轨类型轨枕类型轨枕布置曲线半径Q值轨道弯曲变形矢度60kg/mⅢ型轨枕1667根/mR=∞115N/cmf=2mm计算轨道原始的弯曲参数 基于对无缝轨道的现场观察和统计分析，可取轨道的原始弯曲参数为：ff其中，原始的塑性弯曲矢度占原始的弯曲矢度的83％。钢轨的原始塑性弯曲曲率的计算如下：1（2）计算轨道的换算曲率半径1 钢轨的原始弹性弯曲曲率的计算如下：t=（3）参数ω的计算ω=βEJ 在公式中：β——轨道框架刚度的转换因子，β=1； E——轨道的弹性模量，E=2.1×10 J——两条钢轨截面对竖直轴上的惯性矩，60kg/m钢，J=2×524×10（4）参数l2l（5）参数f0e的f（6）参数Pw的P（7）计算容许温度压力P（8）计算容许温升D由5.1节可知，设计锁定轨温的锁定下限Td=21.15℃，最大温降幅度∆Tumax综上所述，轨道稳定性的检算是合格的。6.3本章小结(1)在计算钢轨的强度时，钢轨被视为连续弹性支承上等截面的无限梁，我们将看到钢轨基础的竖向位移与反作用力呈线性关系。计算得到轨底基本应力为298.52MPa，小于规范规定的允许应力352MPa，说明钢轨强度满足设计要求。(2)当周围环境温度升高，无缝轨道可能会在侧向移动。随着温度的升高，铁轨也会出现不良状况，例如铁轨膨胀和轨道偏移等。为了确保列车安全和乘客舒适，必须检查轨道的稳定性。检查轨道的稳定性时，应确保钢轨的最大温升小于允许的温升。根据相关规范计算，钢轨允许温升为85.338℃，大于最大降温39.45℃，因此，轨道的稳定性符合设计要求。

第7章结语7.1本文结论（1）本文利用SAP2000结构分析与设计软件，分别先后建立了32m简支梁桥的桥梁与轨道的相互作用模型和112m提篮拱桥桥梁与轨道的相互作用模型。由于在简支梁桥上建立和分析了桥梁的有限元模型，因此初步掌握了建模方法和分析步骤，为后续建立112m大跨度提篮拱桥模型奠定了基础，并为其纵向力分析结果提供了一个对照组。在构件模型的过程中，我简化了一些计算，例如使用等于梁高的刚性臂来模拟桥梁的高度，使用线性弹簧来模拟钢轨扣件的垂直刚度，使用非线性杆件单元模拟线路的纵向阻力，使用多段线来模拟拱肋的弧线。然后，通过将模型中的温度荷载、垂直活荷载和水平制动力应用于模型，分析了简支梁桥和提篮拱桥梁轨之间的相互作用的纵向力规律。（2）通过对简支梁桥的桥梁-轨道相互作用模型的分析，可以看出，在升温荷载、垂直活荷载和水平制动力的作用下，伸缩应力、挠曲应力和制动应力均受到影响，钢轨内部的这些力全部在简支梁桥的两端支座处达到最大值，最大拉伸应力出现在左端的固定支座处，最大压缩应力出现在右端的活动支座处。在升温荷载和垂直活荷载的作用下，当路基段的长度超过30米时，钢轨的内部轴向应力将逐渐不产生变化。在列车的水平制动力的作用下，在梁与钢轨相互作用的影响下，梁体会发生一定程度的变形，这种变形会引起梁桥的活动支座水平移动；简支梁桥的活动支座右侧路基上的轨道的轴向应力（其长度与简支梁的跨度相似）表现为拉应力，而左侧固定支座左端的应力也为拉应力，但该值小于前者。（3）通过建立和分析提篮拱桥的桥梁-轨道相互作用模型，可以发现以下结论：当未设置钢轨伸缩调节器时，桥梁结构受温度荷载、竖向活载或者是水平方向制动力作用时，钢轨轴向应力的极值均出现在在拱桥的左端固定支座附近、右端活动支座处或者拱桥跨度中间的位置附近，其中应力的最大值均在拱桥右端的活动支座处表现。当在钢轨的轴向应力出现最大值的轨道坐标处，即在右端活动支座处设置钢轨伸缩调节器后，钢轨的轴向应力最大值显著降低，且最值位置也出现转移，出现在桥梁左端固定支座附近，这充分说明安装钢轨伸缩调节器是有效降低钢轨轴向应力的方法。通过比较第2章和第4章中纵向力的计算结果，可以看出，当力的作用方式与幅度相同时，即当所有结构都承受相同的载荷时，在温度作用下，提篮拱桥的钢轨轴向应力比简支梁桥大；提篮拱桥的钢轨在垂直活荷载和水平制动力作用下的轴向应力小于简支梁桥的轴向应力。通过分析原因，可以推断出前者可能是由于提篮拱桥的温度跨度（112m）比简支梁的温度跨度（32m）长导致的，提篮拱桥的轨道应力大于简支梁的应力；后者可能是由于提篮拱桥比简支梁桥的垂直刚度更大，因此在相同载荷下，提篮拱