【正文】 行更好的反映。 實(shí)體模型 單元模型（網(wǎng)格劃分） 單元模型劃分網(wǎng)格左視圖 單元模型劃分網(wǎng)格正視圖一、 單元的定義（一）鋼軌 鋼軌是軌道上機(jī)車運(yùn)行必不可少的組成部分。我們建模時(shí)其單元類型我們采用的是BEAM4單元，也就是使用彈性點(diǎn)支承梁模型來模擬鋼軌。（二）扣件扣件是連接鋼軌和軌道板的組成部分，主要提供軌道的彈性。建立模型時(shí)我們采用COMBIN14單元對其進(jìn)行模擬。（三）軌道板因?yàn)檐壍腊宓暮穸认鄬λ拈L度和寬度來說微不足道，所以我們建模時(shí)采用SHELL63板殼單元對其進(jìn)行模擬，板殼單元有著很大的優(yōu)點(diǎn)，其比較規(guī)則能夠直接得到其彎矩，對于我們的計(jì)算有很大的便利。（四）自密實(shí)混凝土層在軌道板和支撐層之艱難灌注的混凝土層在CRTSⅢ型板式無砟軌道中使用的是自密實(shí)混凝土層。建模時(shí)我們采用SHELL63板殼單元對其進(jìn)行模擬。（五）支承層由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建模時(shí)我們?nèi)匀徊捎玫氖荢HELL63板殼單元對其進(jìn)行模擬。（六）地基對于地基我們采用的是實(shí)體單元SOLID45對其進(jìn)行模擬。（七）單元虛擬連接我們采用的是接觸對contact pair來進(jìn)行虛擬連接。二、 荷載工況本文采用一對輪對來模擬加載，車輪通過輪軌與鋼軌的接觸面作用于軌道上的豎向力被稱作輪重，也叫作列車豎向荷載。根據(jù)輪重作用位置的不同，本文采用以一輪對的輪重均為300kN來模擬豎向的荷載情況。三、 計(jì)算結(jié)果利用上面建立的模型對其施加動力荷載值進(jìn)行有限元分析，通過有限元軟件對模型各個(gè)板塊的選擇，分別對鋼軌位移、軌道板、支承層的縱橫向的彎矩和位移進(jìn)行計(jì)算得到了軌道板、自密實(shí)混凝土層、支承層的橫縱向的應(yīng)力、彎矩和位移。對計(jì)算得到的圖形進(jìn)行匯總，得到了如下圖形。鋼軌位移（軌道位移）；；；；。 鋼軌位移 軌道板X軸彎矩 軌道板Z軸彎矩 混凝土支承層X軸彎矩 混凝土支承層Z軸彎矩。 軌道結(jié)構(gòu)個(gè)組成部分計(jì)算結(jié)果軌道部件計(jì)算指標(biāo)單位最大值軌道板縱向應(yīng)力壓應(yīng)力MPa拉應(yīng)力MPa橫向應(yīng)力壓應(yīng)力MPa拉應(yīng)力MPa豎向位移最大下沉值mm最大上翹值mm自密實(shí)混凝土縱向應(yīng)力壓應(yīng)力MPa拉應(yīng)力MPa橫向應(yīng)力壓應(yīng)力MPa拉應(yīng)力MPa豎向位移最大下沉值mm最大上翹值mm支承層縱向應(yīng)力壓應(yīng)力MPa拉應(yīng)力MPa橫向應(yīng)力壓應(yīng)力MPa拉應(yīng)力MPa豎向位移最大下沉值mm最大上翹值mmCRTSⅢ型板式無砟軌道軌道板、。 表3 . CRTSⅢ板式無砟軌道軌道板、支承層的縱橫向彎矩軌道部件計(jì)算指標(biāo)單位最大值軌道板橫軸彎矩Nmm縱軸彎矩Nmm支承層橫軸彎矩Nmm縱軸彎矩Nmm四、 溫度應(yīng)力計(jì)算溫度梯度的應(yīng)力只考慮了受陽光照射的最上層板或其他的部件，下層板或部件不考慮他們的翹曲應(yīng)力。比如軌道板、道床板需要考慮溫度梯度的應(yīng)力，砂漿層、底座、支承層等就不需要考慮翹曲應(yīng)力。溫度梯度應(yīng)力要求分別計(jì)算“上熱下冷”和“上冷下熱”的兩種情況。為了減化計(jì)算，我們認(rèn)為“上熱下冷”和“上冷下熱”的溫度梯度相同，并且近似認(rèn)為溫度梯度在斷面上按線性分布。溫度梯度值參照我國鐵路規(guī)范的相關(guān)取值。溫度梯度引起的板的最大翹曲應(yīng)力和對應(yīng)的單位寬度彎矩按下面兩式計(jì)算： （） （） 式中Ec 為混凝土的彈性模量，αt為混凝土的線膨脹系數(shù)，Tg 為混凝土的溫度梯度，h為板的厚度。，并加入荷載引起的彎矩來進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。 溫度梯度應(yīng)力EcαtTghбqMqMQ軌道板160001E545支承層150001E545第四章 軌道板的配筋第一節(jié) 軌道板配筋的計(jì)算對于軌道板的配筋計(jì)算，本文采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中的容許應(yīng)力法及靜力平衡的方法及相應(yīng)的原則來配筋。并且認(rèn)為在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)只有鋼筋承受拉應(yīng)力，認(rèn)為鋼筋和混凝土的彈性模量在加載過程中不會發(fā)生變化。據(jù)混凝土設(shè)計(jì)原理A得到的C50混凝土和精軋螺紋預(yù)應(yīng)力筋及普通筋HRB335的參數(shù)為：= 280 N/mm2 ，= N/mm2 ，= 650 N/mm2 ，=540 N/mm2 。第二節(jié) 軌道板設(shè)計(jì)荷載彎矩值的確定可以將軌道板的設(shè)計(jì)彎矩值近似的等于有限元軟件ANSYS模型模擬軌道板計(jì)算得到的彎矩值加上溫度梯度引起的彎矩。軌道板X軸的彎矩： Nmm軌道板Y軸的彎矩： Nmm第三節(jié) 軌道板縱向配筋計(jì)算一、 軌道板采用的混凝土及鋼筋軌道板采用C50高強(qiáng)混凝土，采用精軋螺紋鋼筋配置軌道板的預(yù)應(yīng)力筋，非預(yù)應(yīng)力筋采用HRB335配筋。二、 軌道板預(yù)應(yīng)力筋的配筋已知：= 280 N/mm2 ，= N/mm2 ，= 650 N/mm2 ，=540 N/mm2 ；假設(shè) =60mm，=40mm則 190–60=130mm 取 = mm 取 ，N/mm2 N/mm2 = 190/260=35 mm = 2500190 = 475000 mm2 = mm4 mm3軌道板的縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力應(yīng)滿足： 式中 —使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力； —按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值； 、—構(gòu)件混凝土全截面和對抗裂邊緣的彈性抵抗矩； —預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至混凝土截面重心軸的距離。求得 N取 =所需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積如下： 求得 = mm2 取預(yù)應(yīng)力筋的直徑d=18 mm ，則鋼筋的根數(shù)為 = 2 為了安全考慮，預(yù)留足夠的應(yīng)力，選取n = 4 則 = 4d2/4 = 182 = 1018 mm2 預(yù)應(yīng)力筋的布置方式為：混凝土兩側(cè)邊到預(yù)應(yīng)力筋的最小凈間距為405mm ，預(yù)應(yīng)力筋之間的凈間距分別為400mm，818mm 。三、 縱向非預(yù)應(yīng)力筋的配筋由 式中 —普通鋼筋HRB335抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； —受拉鋼筋面積； —精軋螺紋鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； —預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積； —C50混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。得 則 mm2查表，選取HRB335筋為 ，取兩側(cè)的保護(hù)層厚度為40mm，則鋼筋間的凈間距為：s=(25004021512)/14=。并且要求軌道板截面對稱配筋，所以軌道板采用雙筋，上下層的配筋方式相同。四、 配置箍筋箍筋按構(gòu)造要求配置，即應(yīng)滿足最大間距及最小直徑的構(gòu)造要求： 查表知，150＜h＜300，所以選取箍筋最大間距為150mm，h＜800，所以箍筋選擇最小直徑mm。第四節(jié) 軌道板橫向配筋計(jì)算一、 軌道板采用的混凝土及鋼筋軌道板采用C50高強(qiáng)混凝土，采用精軋螺紋鋼筋配置軌道板的預(yù)應(yīng)力筋，非預(yù)應(yīng)力筋采用HRB335配筋。二、 軌道板橫向預(yù)應(yīng)力筋的配筋 查表知：=280 N/mm2，= N/mm2 ，=650 N/mm2 ，= 540 N/mm2 ；假設(shè)as=60 mm，=40mm則 =19060=130 mm 取 = = mm 取 = 432 N/mm2= 30%=30%432 = N/mm2 =190/260=35mm =5350190=1016500mm2 mm4 = mm3軌道板的橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力應(yīng)滿足： 求得 N 取 = N所需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積如下： 式中 —使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力； —按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值； 、—構(gòu)件混凝土全截面和對抗裂邊緣的彈性抵抗矩； —預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至混凝土截面重心軸的距離。得 = mm2 ，取預(yù)應(yīng)力筋的直徑d=18 mm，則鋼筋的根數(shù)為 = 為了安全考慮，預(yù)留足夠的應(yīng)力，選取 n=12則 =3182 = mm2 預(yù)應(yīng)力筋的布置方式為：混凝土兩側(cè)邊到預(yù)應(yīng)力筋的最小凈間距為37mm ，預(yù)應(yīng)力筋之間的凈間距為：s =（53503721218）/11=460mm。三、 軌道板橫向非預(yù)應(yīng)力筋的配筋由公式 式中 —普通鋼筋HRB335抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； —受拉鋼筋面積； —精軋螺紋鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； —預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積； —C50混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。得 = mm2 則 =，查表，選取HRB335筋為24Φ18，取兩側(cè)保護(hù)層厚度為44 mm，則鋼筋間的凈間距為:s=（5350442 2418）/23=210mm。 并且要求軌道板截面對稱配筋，所以軌道板采用雙筋，上下層的配筋方式相同。四、 配置箍筋 箍筋按構(gòu)造要求配置，即應(yīng)滿足最大間距及最小直徑的構(gòu)造要求：查表知，150＜h＜300，所以選取箍筋最大間距為150mm，h＜800，所以箍筋選擇最小直徑d=6 mm。第五章 底座板的配筋第一節(jié) 底座板的配筋計(jì)算原則對于軌道板的配筋計(jì)算，本文采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中的容許應(yīng)力法及靜力平衡的方法及相應(yīng)的原則來配筋。并且認(rèn)為在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中受拉區(qū)只有鋼筋承受拉應(yīng)力，認(rèn)為鋼筋和混凝土的彈性模量在加載過程中不會發(fā)生變化。據(jù)混凝土設(shè)計(jì)原理A得到的C40混凝土和普通筋HRB335的參數(shù)為：=180 N/mm2 , = N/mm2 。第二節(jié) 底座板設(shè)計(jì)彎矩的確定可以將軌道板的設(shè)計(jì)彎矩值近似的等于有限元軟件ANSYS模型模擬軌道板計(jì)算得到的彎矩值加上溫度梯度引起的彎矩。具體彎矩如下計(jì)算：底座板X軸的彎矩： += Nmm底座板Y軸的彎矩： =+= Nmm第三節(jié) 底座板縱向配筋一、 底座板采用的混凝土及鋼筋軌道板采用C40高強(qiáng)混凝土，普通鋼筋采用HRB335配筋。二、 底座板縱向配筋及復(fù)核假設(shè)as=60 mm ，c=40 mm 則 h0=has =25060 =190 mm ，查規(guī)范知，n=10， =180 N/mm2 ， = N/mm2 則受壓區(qū)相對高度為： 式中 —鋼筋的容許應(yīng)力； —混凝土的容許應(yīng)力； —有效截面高度。 得 =所需要的鋼筋截面面積為： 得 = mm2驗(yàn)算最小配筋率 %＜＝% 所以按照結(jié)構(gòu)配筋要求取最小配筋率，即 =% 據(jù)此得鋼筋的截面面積： =1550 mm2 查表選取HRB335筋8Φ16，截面面積為=1608mm2 取箍筋為Φ8，則 =56 mm ；則有 =194 mm； 復(fù)核 滿足要求。所以底座板一層縱向配筋為8Φ16，按結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行對稱配筋則上層也需配8Φ16筋。鋼筋