【正文】 J——梁的換算慣性矩， nnJlJ l?? 。但是 ii ??? ，所以可以判斷梁、軌位移相等的點(diǎn)在 2P 以右。 計(jì)算結(jié)果 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 1500001000005000005000010000015000020210040 20 0 20 40 60 80圖 38 32m 跨度簡支梁撓曲 力分布圖 +0040 20 0 20 40 60 80圖 39 32m 跨度簡支梁撓曲力梁軌位移圖 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 第四章 鎖定軌溫 確定 鋼軌強(qiáng)度確定的允許溫降 鋼軌強(qiáng)度檢算根據(jù)《鐵路軌道強(qiáng)度檢算法》 TB203488，按連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁理論計(jì)算 。 21 2 1 2 1() ()2 ii i iPP L l lEF? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 2 3 1()iiP P r L l l? ? ? ? 76 2 6 0 0 7 0 ( 3 2 0 0 8 5 0 6 0 0 )0 . 1 0 6 9 0 . 0 5 7 1 ( 3 2 0 0 8 5 0 6 0 0 )2 2 . 1 1 0 7 7 . 4 5i? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? = 800il cm? 處的鋼軌位移： 39。 當(dāng) 21 hh? 時(shí) 32 3 2 311( 3 2 ) ( 3 2 )2 4 2 4xq h q h llx x C CE J E J? ? ? ? ? 其中， xC l? ， x=0、 2m、 4m…… ，為各分段點(diǎn)到活動(dòng)端的距離。 101: 2PlAA EF? ? 1 2 12 (): 2P P lAC EF? ?? 213 ( ) ( ): 2KKP P L l lCK EF? ? ? ?? 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 34 (): 2KKP P lKB EF? ?? 239。計(jì)算撓曲力時(shí)，不考慮伸縮力的影響。 平衡條件 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 （ 1）梁跨內(nèi)存在梁軌位移相等點(diǎn) ： ki kiy ?? （ 2）在伸縮力影響范圍內(nèi)，鋼軌伸縮變形的代數(shù)和應(yīng)為零 ： 0iEF??? 計(jì)算原理 多跨簡支梁伸縮力計(jì)算一般采用試算法，下面以兩跨梁伸縮力計(jì)算為例來說明。 5. 軌溫：最高軌溫 61℃ ，最低軌溫－ 11℃ 。 1. 線路縱向阻力函數(shù) p(z) 為常量 由式（ 3）得 ： dP pdx? （ 8） 對式（ 8）積分得到鋼軌力的分布函數(shù) ： P px? （ 9） 可知 P 為 x 的線性分布，如 x 從 0 到 l，作出鋼軌力的分布函數(shù)圖如下： 圖 鋼軌力的分布函數(shù)圖 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 式（ 9）代入式（ 3）得 ： dy pxdx EF? （ 10） 對式（ 10）積分得到鋼軌位移的分布函數(shù)： 22pxy EF? （ 11） 由上式可知位移為 x 的二次函數(shù)，在鋼軌力分布圖中 22px 為 x 點(diǎn)以左陰影部分的面積 x? ，那么 xy EF?? （ 12） 2. 線路縱向阻力函數(shù) p(z) 為變量 假設(shè) 1/() sp z a bz cz? ? ?，將 其代入式（ 7）有： 1221 ()sd z da b z c zd x E F d x?? ? ? ? （ 13） 式（ 13）為二階非線性微分程，可用龍格 —庫塔（ RungeKutta）法求解。 任取一微段長度的鋼軌為自由體來分析其平衡條件，如圖 21 所示。 所有這些互為因果的作用，可歸結(jié)為梁、軌的相互作用。伴隨溫度變化，因梁軌相互作用而引起的鋼軌縱向附加力稱之為 伸縮力。 2021 年朱文珍、陳秀方以國內(nèi)外研究成果及試 驗(yàn)資料為基礎(chǔ)，采用分段線性理想彈塑性縱向阻力形式，建立傳力明確、易于編程并能模擬梁軌相互作用原理的線－橋－墩一體化有限元計(jì)算模型，運(yùn)用能量變分原理建立力學(xué)求解方程組，并用荷載細(xì)步增量法求解。利用廣義變分原理，根據(jù)對號(hào)入座法則，建立橋上無縫線路有限單元非線性方程組，編制計(jì)算程序求解。對短橋建立了整體化模型，模擬縱向阻力的抗彎桿件為一端鉸接一端固定的計(jì)算模型 ，并根據(jù)杠桿原理用空間離散法將制動(dòng)力離散到橋上節(jié)點(diǎn)，獲得節(jié)點(diǎn)時(shí)程，為下一步輸入梁軌整體模型進(jìn)行計(jì)算準(zhǔn)備。梁體采用 平面應(yīng)力二維實(shí)體單元；道床采用線性桁式桿單元，材料特性根據(jù)軌道縱向阻力與梁軌相對關(guān)系來選擇；鋼軌采用線性材料桿單元。并在大跨度鋼橋上鋪設(shè)了無縫線路。 1985 年捷克鐵路橋梁教研室的 Ladislav FRYBA 假設(shè)線路阻力系數(shù)為常數(shù)，建立微分方程，得出解析解的表達(dá)式，這篇《無縫線路溫度力與鐵路橋梁相互作用》的論文，對我國橋上無縫線路的研究有較大的影響。橋上鋼軌折斷的容許斷縫值： 50kg/m 鋼軌為 50mm， 60kg/m 鋼軌為 69mm。鋼橋跨度在 25m 及其以下、橋長不超過 70m 時(shí)，線路縱向阻力隨橋長的增加而增大，有 0、 10kN/（ m其中匯集了德國有關(guān)高速鐵路橋上無縫線路的大量科研與試驗(yàn)成果。采用常量阻力計(jì)算時(shí)，梁軌位移的微分方程可轉(zhuǎn)化成代數(shù)方程，使計(jì)算過程大為簡化，易于被工程技術(shù)人員所接受，因此現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范中傾向于采用常量阻中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 力。定期放散溫度應(yīng)力式無縫線路適用于溫差較大的寒冷地區(qū)（年軌溫差超過 95゜C）。一般在溫度差較大地區(qū)和特大橋上（如南京長江大橋），為了消除和減少鋼軌內(nèi)的溫度力和盡量 消除橋梁收縮附加力的影響，而采取自動(dòng)放散溫度應(yīng)力式無縫線路。這些都有利于減少對無縫線路鋪設(shè)的限制，使它在更廣泛的范圍得以發(fā)展。目前全路已建成 15 個(gè)焊軌廠，多采用瑞士 GAas80 和蘇聯(lián) K190Ⅱ Κ 接觸焊機(jī)。日本的無縫線路軌條最長為 1500m，兩端設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。由于蘇聯(lián)大部分地區(qū)溫度變化幅度較大，最大幅差高達(dá) 115℃ ，所以影響了無縫線路的發(fā)展，直到 1956 年才正式開始鋪設(shè)。美國鋪設(shè)無縫線路的總延長： 1960年為 7236km； 1970年之后每年以 8000km的速度遞增，最多時(shí)年鋪設(shè) 10000km。 國內(nèi)外無縫線路的發(fā)展 德國是發(fā)展無縫線路最早的國家。更多 j 精品資料盡在 我的主頁 中南大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 中跨度橋上無縫線路技術(shù)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 曾志平 學(xué) 院 中南大學(xué)成人教育學(xué)院 專業(yè)班級 土木工程 08 完成時(shí)間 更多 j 精品資料盡在 我的主頁 中南大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書及成績評定表 題 目 中 跨度橋上無縫線路技術(shù)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 曾志平 學(xué) 院 中南大學(xué)成人教育學(xué)院 專業(yè)班級 土木工程 08 完成時(shí)間 更多 j 精品資料盡在 我的主頁 中 南 大 學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)題目： 中跨度橋上無縫線路技術(shù)設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)依據(jù)及主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計(jì)依據(jù) 1. 鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范 2. 鐵路跨區(qū)間無縫線路 主要技術(shù)指標(biāo) 鋼軌類型 : 60kg/m、 U71 新軌 軌枕類型： Ⅱ 型鋼筋混凝土軌枕， 1760 根 /公里 扣件類型： 彈條 Ⅱ 型扣件 道床厚度： 50cm 道床肩寬： 30cm 鋼軌垂直磨耗： 6mm 線路等級： Ⅰ 級干線 正線數(shù)目： 雙線 牽引類型： 東風(fēng) 4 型內(nèi)燃機(jī)車，構(gòu)造速度 120 km/h 鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)：檢算鋼軌強(qiáng)度時(shí)取 30000N/mm 三、基本要求 學(xué)生在完成本設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)正確運(yùn)用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，并結(jié)合現(xiàn)場所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有效地解決任務(wù)書中所規(guī)定的各項(xiàng)具體問題；要求計(jì)算精確，書寫 工整，繪圖規(guī)范，文理流暢；要求在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮獨(dú)立工作能力，刻苦鉆研，創(chuàng)造性地完成所規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。鋪設(shè)無縫線路以后，可以大大降低線路及機(jī)車車輛的養(yǎng)護(hù)和修理費(fèi)用，改善列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，提高軌道電路的可靠 性和導(dǎo)電性，延長軌道部件及機(jī)車車輛走行部分的使用年限 。從 1950 年起，隨著一些固定焊軌工廠的建立才有一個(gè)新的局面。 原蘇聯(lián)鐵路 1935 年于莫斯科近郊的車站鋪設(shè)了第一段無縫線路，軌條長約600m。 日本于 50 年代開始鋪設(shè)無縫線路，現(xiàn)已鋪設(shè) 5000 余公里。長軌條鋪入線路之后，在長軌條之間設(shè) 2~4 根緩沖軌，用普通夾板聯(lián)接，以利調(diào)節(jié)軌縫和設(shè)置絕緣接頭。此外，在養(yǎng)護(hù)維修方面，除繼續(xù)對無縫線路的穩(wěn)定性，做進(jìn)一步探索外，還總結(jié)和制定了一些管理規(guī)則和確保行車安全的措施。 放散溫度應(yīng)力式無縫線路又分為自動(dòng)放散式和定期放散式兩種。放散時(shí)，松開焊接長鋼軌的全部扣件，使它自由收縮，放散內(nèi)部溫度力，應(yīng)用更換緩沖區(qū)不同長度調(diào)節(jié)軌的辦法，保持必要的軌縫。 橋上無縫線路縱向力計(jì)算研究概況 在橋上無縫線路的設(shè)計(jì)與計(jì)算中既可以采用常量阻力，也可以采用變量阻力。德國針對設(shè)計(jì)時(shí)速 250km/h，實(shí)際時(shí)速不低于 200km/h 的新干線無縫線路橋梁的設(shè)計(jì)與施工制定了《鐵路新干線橋梁的特殊規(guī)程 （ BESB）》，并在 1985 年生效。在鋼橋上，日本根據(jù)梁長和橋長的不同來決定橋梁支座的布置方式、伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)置和橋上線路縱向阻力等。在板式軌道橋梁上也采用同樣的取值。南斯拉夫鐵路的 對于線性與非線性計(jì)算進(jìn)行了對比。 從 20 世紀(jì) 60 年代開始，我國鐵路對橋上無縫線路梁軌相互作用原理進(jìn)行了大量的研究。 1997 年黎國清、莊軍生等采用平面體系建立線路與橋梁的相互作用力學(xué)模型，將軌道（鋼軌）、道碴層、橋梁結(jié)構(gòu)、支座、墩臺(tái)、基礎(chǔ)作為整體來考慮。陳丹華的對簡支梁長橋采用質(zhì)量法進(jìn)行簡化，將軌、梁、碴、墩的特性集中于墩臺(tái)上，根據(jù)機(jī)車動(dòng)力學(xué)原理得出軌面制動(dòng)力時(shí)程，對制動(dòng)作用下的橋墩進(jìn)行了動(dòng)力反應(yīng)分析。根據(jù)梁軌間的力學(xué)機(jī)理，用非線性彈簧模擬梁軌間的相互作用，采用能量法建立梁軌間的能量平衡方程。王平、陳小平以線－橋－墩為一體用有限單元法建立了橋上無縫線路的計(jì)算模型，考慮相鄰軌條及橋墩縱向剛度的影響，計(jì)算了一根鋼軌折斷后的開口量，并比較分析了不考慮相鄰軌條限制作用、不考慮橋墩縱向剛度、多根軌條同時(shí)折斷等簡化算法的計(jì)算偏差，為橋上是否設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器提供了依據(jù)。在有碴橋上，道床也會(huì)對梁、軌間的相對位移產(chǎn)生一定的約束阻力。 （ 4） 制動(dòng)附加力 如果列車在橋上制動(dòng)，列車制動(dòng)引起的鋼軌軌伸縮通過梁軌相互作用傳遞到墩中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 臺(tái)，使墩臺(tái)的固定支座承受制動(dòng)附加力。梁軌間的相互作用，使得橋梁、鋼軌最終達(dá)到一個(gè)相互約束、相互作用的力學(xué)平衡體系。根據(jù)邊界條件，采用數(shù)值方法，可求得鋼軌位移量和縱向附加力。 4. 機(jī)車類型：內(nèi)燃東風(fēng) 4 型機(jī)車，速度 120 km/h。 （ 2）梁的溫度變化僅為單純的升溫或降溫，不考慮其交替變化，并取一天內(nèi)的最大溫差計(jì)算梁的伸縮量，按設(shè)計(jì)暫歸取下列設(shè)計(jì)值： 有碴軌道混凝土梁： ? 15℃ 無碴軌道混凝土梁： ? 20℃ 鋼 梁： ? 25℃ （ 3）梁、軌間的作用力，在無碴軌道上是通過鋼軌扣件傳遞；在有碴橋 上是通過扣件阻力、道床阻力二者之中較小值傳遞。 （ 3）對撓曲力和伸縮力分別計(jì)算。 鋼軌各段的變形量由下式計(jì)算： 39。 當(dāng) 21 hh? 時(shí) 33231211( 6 4 1 )2 4 2 4xq l h q l hCCE J E J? ? ? ? ? 其中， xC l? ， x=0、 2m、 4m…… ，為各分段點(diǎn)到活動(dòng)端的距離。 試算 600il cm? 處的鋼軌位移： 39。 計(jì)算參數(shù) （ 1）鋼軌參數(shù) 鋼軌鋼彈性模量 722. 1 10 /E N cm?? 鋼軌鋼的線膨脹系數(shù) α=106/℃ 鋼軌橫斷面積 F= 鋼軌對垂直軸的慣性矩 4524yI cm? 鋼軌垂直磨耗按 6mm 計(jì) 鋼軌對水平軸的慣性矩 43217xI cm? 鋼