【《斜拉桥无缝线路在不同工况下的伸缩力影响因素分析综述》2200字】

斜拉桥无缝线路在不同工况下的伸缩力影响因素分析综述对有砟轨道斜拉桥上无缝线路，分别计算两种工况：工况一：不考虑主塔墩、斜拉索温差工况二：考虑主塔墩斜拉索温差的工况。本章的所有图形输出，均以左端简支梁及固定支座桥台起点为坐标系原点，正值表明钢轨受拉产生伸缩变形，负值则表明钢轨受压生成压缩变化。伸缩附加力工况计算结果如图3.1、3.2所示。图3.1钢轨伸缩附加力图3.2梁轨相对位移两种工况下钢轨最大伸缩力、梁轨相对位移见表3.1。表3.1钢轨伸缩力与梁轨相对位移最大值工况伸缩力(kN)梁轨相对位移(mm)一-879.1/340.5-24.8/25.6二-880.2/359.2-27.3/28.8由图3.1可知，钢轨伸缩力的分布规律较为一致，没有明显突变，也就是斜拉桥斜拉索的强度和主桥的强度之间差别较大，而主桥在温度影响下产生的纵向伸缩应变则基本不受斜拉索约束的作用。钢轨伸缩力最大值出现在主梁两端与简支梁连接的固定支座处，最大值出现在简支梁的梁接头处。工况一中伸缩力最大值发生在主桥左端梁缝处，工况二中伸缩力最大值也发生在主桥左端梁缝处。两种计算工况的钢轨最大伸缩力几乎相等，在简支梁部分为负值，表现为压力；在主梁部分为正值，表现为拉力。由图3.2可以得到，梁轨相对位移最大值出现在两端主梁与简支梁连接固定支座处，对应钢轨伸缩力取到最大值。在主桥连续梁中部一段范围内梁轨相对位移为零，所以这一段钢轨伸缩力几乎没有变化。由表3.1可知，钢轨伸缩力与梁轨相对位移最大值几乎相等，伸缩工况下，钢轨伸缩力最大值分别为879.1kN、880.2kN，梁轨相对位移最大值分别为25.6mm、28.8mm。综上所述，在计算斜拉桥无缝线路伸缩力时，由于斜拉桥结构特殊，故实际进行伸缩工况分析计算时，需对各部分结构的参数的取值要合理的考虑。(1)主塔墩温差计算了各工况下主塔墩15°C、20°C和25°C的温差，简支梁15°C的温差和钢桁架梁25°C的温差。考虑温度的影响，目前还没有考虑斜拉索的温差。图3.3和3.4显示了不同工况下伸缩力和梁轨相对位移的计算结果。图3.3不同主塔墩温差下钢轨伸缩附加力图3.4不同主塔墩温差下梁轨相对位移三种工况下钢轨最大伸缩力、梁轨相对位移见表3.2所示。表3.2不同主塔墩温差下钢轨伸缩力与梁轨相对位移最大值主塔墩温差(°C)伸缩力(kN)梁轨相对位移(mm)15-877.3/336.7-24.8/25.620-879.1/340.5-27.3/28.825-882.1/342.2-29.7/30.8由图3.3及表3.2可知，三种工况下钢轨最大伸缩力均发生在主梁左端，依次为877.3kN、879.1kN、882.1kN，随着主塔墩温差的增大，钢轨的伸缩力略有增加。钢轨受力伸缩的主要原因是钢轨纵向位移的伸缩。所以主塔墩温差就几乎不影响钢轨伸缩力，但由于斜拉索连接主梁和主塔墩的作用，主塔墩的温差会影响主梁桥面竖向变形。由图3.4可知，梁轨相对位移依次为25.6mm、28.8mm、30.8mm，可以看出随着主塔墩温差的增大，梁轨相对位移有一定程度增加，但是随着温差增大数值增加幅度减小。考虑到主塔墩的材料一般为混凝土，因此《无伸缩缝桥梁设计规范》对主塔墩的温差没有规定。本文对主塔墩的日温差初步确定为20°C。(2)斜拉索温差计算中考虑15°C、20°C和25°C时斜拉桥温差的三种工况，15°C时简支梁的温差，20°C时主塔墩温差。图3.5和3.6显示了不同工况下钢轨伸缩力和梁轨相对位移的计算结果。图3.5不同斜拉索温差下钢轨伸缩附加力图3.6不同斜拉索温差下梁轨相对位移三种工况下钢轨最大伸缩力、梁轨相对位移见表3.3。表3.3不同斜拉索温差下钢轨伸缩力与梁轨相对位移最大值斜拉索温差(°C)伸缩力(kN)梁轨相对位移(mm)15-878.4/339.6-25.1/25.620-879.1/340.5-25.4/26.025-880.2/341.7-26.3/26.7图3.5及表3.3可知，三种工况下钢轨最大伸缩力依次为878.4kN、879.1kN、880.2kN，随着斜拉索温差的增大，钢轨的伸缩力略有增加，但总体而言，温度差对钢轨的伸缩力影响不大，主要是由于斜拉索刚度与主梁的刚度相差很大，斜拉桥主梁在温度作用下的纵向伸缩变形几乎不受拉索的影响。从图3.6和表3.3可以看出，斜拉索温差对梁与轨道的相对位移影响不大。综合上面两项分析，主塔墩和斜拉索的温差对钢轨伸缩力几乎无影响，基于这一点可将斜拉桥简化为在主跨跨中设置一个固定支座的连续梁按普通桥上无缝线路进行伸缩工况计算的简化方法。鉴于目前规范没有对二者温差做出明确规定，本报告在此将主塔墩日温差暂定为20°C、斜拉索日温差暂定为25°C，以下计算均是这样取值的。(3)主梁刚度根据以上分析，斜拉索对钢轨伸缩力的影响不大。其原因是主梁的刚度（主要是指主梁的伸缩刚度，与主梁的横截面面积有关）与斜拉桥的刚度相差很大，主梁上斜拉索的伸缩约束较小。然而，分析表明，当主梁刚度变小时，斜拉桥对主梁的约束范围会增大，结果会有所不同。在此取主梁截面积为0.1、1.0及10.0倍原截面积的三种工况，其他结构参数不变。图3.7和3.8显示了不同工况下钢轨伸缩力和梁轨相对位移的计算结果。图3.7不同主梁刚度钢轨伸缩力图3.8不同主梁刚度梁轨相对位移三种工况下钢轨最大伸缩力、梁轨相对位移见表3.4所示。表3.4不同主梁刚度钢轨伸缩力与梁轨相对位移最大值主梁刚度(倍)伸缩力/kN梁轨相对位移/mm0.1-695.2/267.7-21.6/22.51.0-879.1/340.5-26.3/27.610.0-885.3/351.6-28.4/30.8由图3.7及表3.4可知，主梁刚度为0.1倍时钢轨最大伸缩力为695.2kN，比原截面的最大伸缩力降低183.9kN；由图3.8及表3.4可知，主梁刚度为0.1倍时钢轨梁轨相对位移最大值为22.5mm，比1.0倍主梁刚度的最大梁轨相对位移降低了5.1mm。这主要是因为当主梁刚度相对较小时，拉索对主梁伸缩的抑制作用将得到反映。当然，这种工况在桥梁实际设计过程中是不存在的。随着主梁刚度的增大，斜拉索对主梁伸缩的约束会变小，钢轨的伸缩力增大，但增大幅度变小