地震作用下高速鐵路橋梁軌道變形研究.pdf

1、高速鐵路具有交通量大、行車密度高、列車速度快等特點(diǎn)。高速鐵路橋梁的抗震設(shè)計(jì)不僅要保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全，而且要保證地震時(shí)列車運(yùn)行的安全，車輪與軌道直接接觸，軌道的變形直接影響列車運(yùn)行安全。地震作用下，軌道會(huì)產(chǎn)生彎折、撓曲等變形及地震引起的震動(dòng)幅值過大等問題，均會(huì)威脅到快速行駛的列車的安全運(yùn)行。因此，本文重點(diǎn)對(duì)地震作用下軌道的變形進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　本文主要以路橋過渡端處5跨簡(jiǎn)支梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，分析其主梁變形和軌道變形之間的關(guān)系及橋墩剛

2、度、扣件剛度、支座形式等因素對(duì)軌道變形的影響程度，最后根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50909-2014)》中行車安全性界限，評(píng)價(jià)不同設(shè)防烈度E1地震作用下高速鐵路橋梁軌道平行折角、折轉(zhuǎn)角和梁端錯(cuò)位。以下為本文的主要工作及相關(guān)結(jié)論:
　　(1)本文首先建立CRSTⅡ型無砟軌道精細(xì)化模型，再引入合理簡(jiǎn)化，得到計(jì)算代價(jià)小，又能滿足工程精度的簡(jiǎn)化模型。
　　(2)研究了軌道約束作用對(duì)高鐵橋梁主梁地震響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:

3、軌道約束作用對(duì)主梁位移有一定影響，基本上軌道系統(tǒng)的約束作用越弱，主梁的位移越接近于無約束的情況;并且軌道的存在不會(huì)增大豎向地震動(dòng)對(duì)主梁縱橫向的地震響應(yīng)，因此在分析主梁縱、橫向地震響應(yīng)時(shí)，有軌道存在時(shí)依然可以忽略豎向地震動(dòng)的影響，只考慮地震動(dòng)沿縱、橫向單向輸入的工況即可。
　　(3)研究了梁縫處軌道橫向變形的主要分布區(qū)域。結(jié)果表明:梁縫附近的扣件變形較大，至第四個(gè)扣件，其變形接近于零，因此由于梁縫的錯(cuò)動(dòng)而導(dǎo)致的軌道變形的影響區(qū)域?yàn)榱?/p>

4、縫左右四個(gè)扣件;并且靠近梁縫左右各一個(gè)扣件變形值最大，軌道橫向變形絕大部分集中在這個(gè)區(qū)域，因此在對(duì)軌道折角進(jìn)行分析時(shí)，可取梁縫左右相鄰兩扣件處軌面相對(duì)位移進(jìn)行折角計(jì)算。
　　(4)研究了軌道變形與主梁變形之間的關(guān)系，為該課題后續(xù)研究中通過控制主梁的地震響應(yīng)來保證列車的行車安全性提供依據(jù)。結(jié)果表明:軌道變形依附梁體的錯(cuò)動(dòng)，二者存在一定的數(shù)值關(guān)系;以梁縫處扣件間距0.6m作為分析范圍，軌道水平相對(duì)位移在梁體水平錯(cuò)動(dòng)位移的40％～55％

5、之間變化，軌道豎向相對(duì)位移在梁體豎向錯(cuò)動(dòng)位移的25％～40％之間變化。
　　(5)研究了橋墩剛度變化對(duì)軌道折角的影響。結(jié)果表明:當(dāng)各墩高相同、剛度接近、并且橋墩的橫向剛度較大時(shí)，主梁梁縫處的軌道水平折角總體上均較小，相對(duì)較大的水平折角出現(xiàn)在橋臺(tái)處;隨著墩柱線剛度的減小，軌道水平折角逐漸增大;當(dāng)相鄰墩柱線剛度變化規(guī)律一致時(shí)，軌道水平折角相近，而與相鄰墩柱線剛度相同的情況比，折角會(huì)較大;相鄰跨等剛度時(shí)，線剛度越小，水平折角越大;軌道豎

6、向折角和水平向折角的變化趨勢(shì)基本一致，同一位置，豎向折角值比水平向折角值小。
　　(6)研究了扣件剛度對(duì)主梁變形及軌道變形的影響。結(jié)果表明:扣件剛度變化對(duì)主梁縱向位移影響很小，對(duì)主梁橫向位移有一定影響，當(dāng)扣件剛度較小時(shí)，隨著扣件剛度的增大，主梁的橫向位移會(huì)有較大的增長(zhǎng)趨勢(shì)，而當(dāng)扣件的剛度大到一定程度，其剛度再增大，主梁的位移增加幅度將明顯減小;增加扣件橫向剛度基本上不會(huì)改善軌道在梁縫處的軌面相對(duì)位移，反而可能會(huì)使軌道折角有增大趨勢(shì)