高速鐵路長大橋梁單元式無砟軌道無縫線路設計方法技術

本發明專利技術公開了一種高速鐵路長大橋梁單元式無砟軌道無縫線路設計方法，應用ANSYS軟件和ABAQUS軟件分別建立高速鐵路長大橋梁CRTS?Ⅰ型板式或雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型和縱橫垂向空間耦合動力學模型。考慮了鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、凸形擋臺及周圍樹脂填充層、雙塊式軌枕、道床板、隔離層、限位凹槽、橡膠墊板、支撐層、橋梁及橋墩等結構的組成以及高速車輛的作用，可以對不同扣件縱向阻力、橋梁溫差、無砟軌道結構溫差、樹脂填充層彈性模量、砂漿充填層彈性模量、橡膠墊板剛度、隔離層摩擦系數、連續梁橋墩縱向剛度、連續梁橋跨長度等條件下的伸縮力、撓曲力和制動力進行計算，可以得到軌道和橋梁各細部結構的受力與變形。適用于高速鐵路長大橋梁單元式無砟軌道無縫線路的設計與檢算，可以為高速鐵路的設計與養護維修提供服務。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鐵道工程設計
，尤其涉及一種。
技術介紹
目前，多條高速鐵路客運專線的橋上鋪設了CRTS I型板式或雙塊式無砟軌道無縫線路。鋪設無砟軌道后，梁軌相互作用機理及計算模型等與傳統的有砟軌道有明顯的不同；不同無砟軌道結構形式之間，梁軌相互作用關系也不盡相同。特別是在大跨度連續梁上采用CRTS I型板式或雙塊式無砟軌道結構之后，其梁軌相互作用機理更加復雜。現有技術中，對于CRTS I型板式和雙塊式無砟軌道結構的設計與施工進行了一些理論與試驗研究，但針對長大橋梁上鋪設的CRTS I型板式和雙塊式無砟軌道無縫線路 的研究相對較少，在設計和參數的選擇上面臨著新的難題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種能對不同形式無砟軌道結構的軌道參數和橋梁參數等設計因素的影響規律進行計算與分析的。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的本專利技術的，該方法包括應用ANSYS軟件對鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、凸形擋臺及周圍樹脂填充層、橋梁及橋墩進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析；應用ABAQUS軟件對高速車輛、CRTS I型板式無砟軌道無縫線路和長大橋梁的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析；應用ANSYS軟件對鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、凸形擋臺、隔離層、底座板、限位凹槽、橡膠墊板、支撐層、橋梁及橋墩進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析；應用ABAQUS軟件對高速車輛、雙塊式無砟軌道無縫線路和長大橋梁的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析。 由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，本專利技術提供的，由于基于有限元方法，建立高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式和雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜、動力學模型，對不同形式無砟軌道結構的軌道參數和橋梁參數等設計因素的影響規律進行了計算與分析，對相關設計提出有益的補充，可以彌補高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路研究的不足，有助于形成高速鐵路長大橋梁無砟軌道的技術條件，完善高速鐵路技術體系，研究成果將直接服務于高速鐵路的建設，具有重要的理論與現實意義。附圖說明圖I為框架型標準軌道板實體單元模型圖。圖2為框架型梁端軌道板實體單元模型圖。圖3為整體型標準軌道板實體單元模型圖。圖4為整體型梁端軌道板實體單元模型圖。圖5為軌道板和砂漿充填層實體單元模型圖。 圖6為橋上底座板及圓形凸形擋臺實體單元模型圖。圖7為梁端底座板及半圓形凸形擋臺實體單元模型圖。圖8為凸形擋臺周圍樹脂填充層實體單元模型圖。圖9為32m簡支箱梁實體單元模型圖。圖10為(80+128+80) m連續箱梁實體單元模型圖。圖11為橋上CRTS I型框架型板式無砟軌道結構靜力學模型圖。圖12為橋上CRTS I型整體型板式無砟軌道結構靜力學模型圖。圖13為高速車輛整體模型圖。圖14為鋼軌實體單元模型圖。圖15為框架型標準軌道板實體單元模型圖。圖16為框架型梁端軌道板實體單元模型圖。圖17為整體型標準軌道板實體單元模型圖。圖18為整體型梁端軌道板實體單元模型圖。圖19為軌道板和砂漿充填層實體單元模型圖。圖20為橋上底座板及圓形凸形擋臺實體單元模型圖。圖21為梁端底座板及半圓形凸形擋臺實體單元模型圖。圖22為凸形擋臺及周圍樹脂填充層實體單元模型圖。圖23為32m簡支箱梁實體單元模型圖。圖24為(80+128+80) m連續箱梁實體單元模型圖。圖25為高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型正視圖。圖26為高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型整體圖。圖27為道床板及頂面雙塊式軌枕實體單元模型圖。圖28為道床板及底面凸形擋臺實體單元模型圖。圖29為底座板和限位凹槽實體單元模型圖。圖30為路基上支撐層實體單元模型圖。圖31為橋上雙塊式無砟軌道結構靜力學模型圖。圖32為道床板及頂面雙塊式軌枕實體單元模型圖。圖33為道床板及底面凸形擋臺實體單元模型圖。圖34為底座板和限位凹槽實體單元模型圖。圖35為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型正視圖。圖36為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型整體圖。圖37為高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路不同扣件縱向阻力條件下鋼軌伸縮力比較圖。圖38為高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路不同扣件縱向阻力條件下鋼軌伸縮位移比較圖。圖39為高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路不同連續梁橋墩縱向剛度條件下鋼軌制動力比較圖。圖40為高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路不同連續梁橋墩縱向剛度條件下鋼軌制動位移比較圖。圖41為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路輪軌垂向力時程圖。圖42為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路輪軌橫向力時程圖。圖43為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路輪軸橫向力時程圖。圖44為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路脫軌系數時程圖。圖45為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路輪重減載率時程圖。圖46為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路車體垂向加速度時程圖。圖47為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路車體橫向加速度時程圖。圖48為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路鋼軌加速度時程圖。圖49為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路鋼軌垂向位移時程圖。圖50為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路鋼軌橫向位移時程圖。圖51為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路道床板垂向加速度時程圖匯O圖52為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路道床板動應力時程圖匯總。圖53為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路底座板垂向加速度時程圖匯O圖54為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路底座板動應力時程圖匯總。圖55為高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路橋梁撓度時程圖匯總。具體實施例方式本專利技術提供。以下結合實施例和附圖對本專利技術的內容作更進一步的說明，但本專利技術的內容不僅限于實施例中所涉及的內容。本專利技術的，該方法包括應用ANSYS軟件對鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、凸形擋臺及周圍樹脂填充層、橋梁及橋墩進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析；應用ABAQUS軟件對高速車輛、CRTS I型板式無砟軌道無縫線路和長大橋梁的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁CRTS I型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析；應用ANSYS軟件對鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、凸形擋臺、隔離層、底座板、限位凹槽、橡膠墊板、支撐層、橋梁及橋墩進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析；應用ABAQUS軟件對高速車輛、雙塊式無砟軌道無縫線路和長大橋梁的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁雙塊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高速鐵路長大橋梁單元式無砟軌道無縫線路設計方法，其特征在于，該方法包括：應用ANSYS軟件對鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、凸形擋臺及周圍樹脂填充層、橋梁及橋墩進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁CRTS？Ⅰ型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析；應用ABAQUS軟件對高速車輛、CRTS？Ⅰ型板式無砟軌道無縫線路和長大橋梁的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁CRTS？Ⅰ型板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析；應用ANSYS軟件對鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、凸形擋臺、隔離層、底座板、限位凹槽、橡膠墊板、支撐層、橋梁及橋墩進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析；應用ABAQUS軟件對高速車輛、雙塊式無砟軌道無縫線路和長大橋梁的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋梁雙塊式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高亮，曲村，蔡小培，喬神路，楊文茂，趙磊，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發明
國別省市：