桥上无缝线路温度伸缩力的分析与研究 铁道工程专业毕业论文.doc

毕业论文 课题名称： 桥上无缝线路温度伸缩力的分析与研究 学生姓名： 学 号： 专 业： 铁道工程 班 级： 工程0864班 指导教师： 桥上无缝线路温度伸缩力的分析与研究 摘要： 介绍了高速铁路三跨简支梁桥上无缝线路固定区温度伸缩力的试验研究成果，通过实测及理论计算，分析了温度伸缩力在墩台及钢轨上的分布情况。 关键词： 无缝线路；简支梁桥；应力；位移；温度；测试；计算 一、 概述 无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路。桥上无缝线路，具有减轻车轮对桥梁的冲击，改善车桥的运营条件，减少养护维修工作量等优点。但桥上无缝线路受力情况与路基上存在明显不同：在温度荷载的作用下，不仅钢轨因约束作用，不能自由伸缩，在其内部产生很大的作用力(称为温度力)，且钢轨还受到梁伸缩引起的相互作用力(称为伸缩力)的作用口] 通过试验确定桥上无缝线路伸缩力的大小，并在此基础上建立可用于伸缩力计算的线桥一体化模型是高速铁路桥上无缝线路温度伸缩力分析与研究的一个重要目的。本文介绍了对无缝线路固定区某三跨简支梁桥上温度伸缩力进行的试验研究成果。 二、 梁轨一体化模型构造 参考《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》(以下简称《暂行规定》)的规定，采用有限元程序构造轨道与桥梁共同作用力学模型引，模型构造示意见图1。 计算模型中桥头两侧路基上钢轨长度取为L+40 m一72 m。道碴层等效为带刚度的连杆，连杆距离△L一1 m，连杆刚度由道碴纵向位移阻尼系数R和H 换算而得。主梁为梁单元，跨径32 m梁单元布置在梁体中性轴上，其与上部道碴及下部支座的距离分别用上刚臂及下刚臂等效代替。桥墩简化为梁单元，为与支座相连，桥墩顶面设置一水平刚臂，支座置于刚臂上。墩、梁的截面参数按实际尺寸确定。 三、 温度伸缩力测试 1、与伸缩力有关的温度测试 温度伸缩力试验从12月29日上午9：00时起至次日上午9：00止，每4 h测量1次。钢轨及主梁温度测量采用高精度点温计进行测量，大气温度采用2支水银温湿度计进行测量。试验实测环境、主梁和钢轨日温度变化曲线绘于图2。实测最大日环境温差为一14．0℃ ，实测最大主梁温差为一5．5℃ ，最大钢轨温差为一14．7℃(温差以升温为正，降温为负)。轨温对环境温度的敏感性较大。 2、墩顶及支座位移测量 墩顶位移及支座纵向位移均采用电子位移计进行测量。图3及图4分别为根据测量结果绘制的墩顶位移时程曲线及1个测量周期内温度～墩顶位移变化曲线。图中位移测量值以12月29日上午9：00时的测值为基准；墩顶位移以向3号台侧相对移动为正，以向0号台侧相对移动为负。 由图3可知，在温度升高阶段，1、2号墩顶均向3号台侧作相对移动；在温度下降阶段，1、2号墩顶均向0号台侧作相对移动。在1个周期的测量时间内，最大升温测量时段为12月30日凌晨5：00至上午9：10，对应温度升幅为8．7℃ ，该时段1、2号墩墩顶位移分别为0．233 mm、0．398 mm。最大降温0．30 测量时段为12月29日下午13：40至17：40，对应温度降幅为一4．8℃ ，1、2号墩的墩顶位移分别为一0．156 mm、一0．245 mm。在实测日温度下降区间，最大桥址环境温差为一14．0℃，最大主梁温差为一5．5℃ ，最大钢轨温差为一14．7℃时，实测1、2号墩墩顶最大相对位移分别为一0．411 mm、一0．625 mm。据此，根据实测墩身纵向水平刚度值，可计算在降温区间1、2号墩墩顶所受的相对水平力分别为45．4 kN、62．2 kN。所谓相对水平力是因为此力并非桥墩实际承受的水平力，而是降温终点相对于降温起点时，墩顶纵向水平力的变化值。由图2及图3，由于1个测量周期(24 h)内升温时段只8 h左右，因此墩顶位移变化曲线与温度变化曲线一样在升温阶段变化较快。在降温阶段从下午3：O0至晚21：O0时，墩顶位移变化速率较大，此后墩顶位移变化趋于平缓。图4表明，墩顶位移基本与温度呈比例变化，且1号墩的变化斜率略大于2号墩，这与实测1号墩墩顶纵向水平刚度大于2号墩是相符合的。若取梁相对于桥墩或桥台向3号台方向移动为正，反之为负，则在降温区间从活动支座向固定支座方向，各支座的相对位移值分别为0．722，一0．242，0．873，一0．276，1．495，一0．407 mm。在降温过程中各固定支座均相对0号台侧移动，活动支座均相对向3号台侧移动，即主梁在降温过程中处于相对收缩阶段。由于降温时，各墩顶位移均指向0号台