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高速铁路桥上无缝线路力学计算模型对比

徐庆元 陈秀方 周小林 杨小礼

徐庆元, 陈秀方, 周小林, 杨小礼. 高速铁路桥上无缝线路力学计算模型对比[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(3): 19-24.
引用本文: 徐庆元, 陈秀方, 周小林, 杨小礼. 高速铁路桥上无缝线路力学计算模型对比[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(3): 19-24.
Xu Qing-yuan, Chen Xiu-fang, Zhou Xiao-lin, Yang Xiao-li. Mechanics computation model comparison of continuously welded rails on high-speed railway bridges[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(3): 19-24.
Citation: Xu Qing-yuan, Chen Xiu-fang, Zhou Xiao-lin, Yang Xiao-li. Mechanics computation model comparison of continuously welded rails on high-speed railway bridges[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(3): 19-24.

高速铁路桥上无缝线路力学计算模型对比

基金项目: 

铁道部科技研究发展计划项目 2000G41

详细信息
    作者简介:

    徐庆元(1972-), 男, 湖北武汉人, 中南大学博士, 从事铁路无缝线路与轮轨力学研究

  • 中图分类号: U213.9

Mechanics computation model comparison of continuously welded rails on high-speed railway bridges

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  • 摘要: 高速铁路桥梁、墩台及荷载均具有很强的空间力学特性, 平面力学模型不能很好反映上述工况, 有着较大的局限性。在吸收前人研究成果的基础上, 建立了梁、轨纵向相互作用三维有限元空间力学计算模型, 以秦沈客运专线32 m多跨简支双线整孔箱形梁桥为例, 对其进行了纵向力分析, 并与传统平面力学模型进行了比较。对于伸缩附加力, 平面模型与空间模型计算结果相差不大; 对于挠曲附加力, 平面模型与空间模型计算结果有较大的差别; 当双线对称加载时, 平面模型与空间模型制动附加力计算结果相差不大; 在单线制动或双线对向制动时, 平面模型的计算结果较多超过空间力学模型的计算结果, 其计算结果是偏于保守的。对比分析表明空间力学模型更适宜于各种工况附加力的计算。

     

  • 图  1  有限元空间力学模型

    Figure  1.  Finite element space mechanics model

    图  2  有限元空间力学模型大样图

    Figure  2.  Expanded graph of finite element space mechanics model

    图  3  钢轨、轨枕、梁体纵向传力大样图

    Figure  3.  Expanded graph of longitudinal force transmission among rail, sleep and beam

    图  4  有载挠度曲线

    Figure  4.  Vertical displacement curve with load

    图  5  无载挠度曲线

    Figure  5.  Vertical displacement curve without load

    表  1  计算结果比较

    Table  1.   Calculation results comparison

    位置 1号墩 1号梁梁轨位移相等点 2号墩 2号梁梁轨位移相等点 3号墩
    钢轨纵向附加力/(kN·轨-1) 《铁路无缝线路》模型 25.677 -53.799 68.819 -51.943 20.700
    本文模型 24.978 -52.056 68.082 -48.598 20.408
    两种模型比较 0.97 0.97 0.99 0.94 0.99
    梁轨位移相等点距固定支座距离/cm 《铁路无缝线路》模型 1353 1910.0
    本文模型 1342 1899.5
    两种模型比较 0.99 0.99
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    表  2  不同工况计算结果比较

    Table  2.   Results comparison of different load cases

    计算项目 最大钢轨伸缩附加力/kN 最大钢轨挠曲附加力/kN 最大钢轨制动附加力/kN
    平面模型 空间模型 平面模型 空间模型
    平面模型 空间模型 双线加载 单线加载 双线加载 单线加载
    对向 同向 有载侧 无载侧 对向 同向 有载侧 无载侧
    计算值 112.0 115.0 50.1 62.9 62.9 33.4 31.2 196.7 130.9 194.7 121.5 78.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-05-28
  • 刊出日期:  2005-09-25

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