有砟軌道橋梁軌枕空吊對軌道動力響應影響分析.pdf

1、軌枕作為軌道結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件之一，承受著來自鋼軌的壓力，并彈性地傳遞于道床，起著承上啟下并有效地保持軌道幾何形態(tài)的重要作用。隨著列車速度的提高，其振動頻率也不斷提高，從而加大了列車施加給軌道的振動荷載，導致道砟之間的摩阻力下降，石砟“流坍”加速，線路變形加速加大，軌道狀況惡化加速，甚至有出現(xiàn)道砟液化現(xiàn)象，軌道幾何狀態(tài)難以保持，導致有些軌枕與道床、橋梁沒有接觸，形成軌枕空吊現(xiàn)象。正是這種空吊現(xiàn)象的存在，使列車尤其是高速列車通過橋梁時出現(xiàn)水平

2、或垂直加速度超限情況，引起晃車現(xiàn)象。本文通過建立車輛-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)模型計算出車輛輪軌接觸力，再運用Ansys軟件建立軌道-橋梁垂向耦合系統(tǒng)模型，進而分析研究列車在正常狀態(tài)和空吊情況下系統(tǒng)的動力響應情況，并對出現(xiàn)不同空吊軌枕數(shù)量及空吊分布情況產(chǎn)生的系統(tǒng)響應提出分析對比，以期為工務養(yǎng)護提供理論數(shù)據(jù)參考，具體研究內(nèi)容和主要成果如下：
　?。?）車輛－軌道－橋梁垂向耦合系統(tǒng)的輪軌接觸力的計算。運用有限元的方法和Lagrange方程，

3、根據(jù)車輛－軌道－橋梁垂向耦合系統(tǒng)運動的特點，提出適合該問題分析的新型車輛單元和軌道單元，分別建立了車輛－軌道－橋梁系統(tǒng)動力分析模型，推導出車輛單元及軌道單元和橋梁單元的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。整個車輛－軌道－橋梁耦合系統(tǒng)只需離散成車輛單元、軌道單元和橋梁單元，其中軌道－橋梁系統(tǒng)離散成三層梁單元，一節(jié)車輛離散成一個車輛單元。計算時只需形成一次軌道－橋梁系統(tǒng)的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣，以后在每一步的計算中，只需組集車輛單元的剛度、

4、質(zhì)量和阻尼矩陣，形成總剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。對建立的車輛-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力分析模型，利用Matlab軟件編制了對應的計算軟件。計算出不同時速下系統(tǒng)的車輛輪軌接觸力，結(jié)果表明：車速越快，輪軌接觸力振幅越大，但都是在軸重上下波動。
　?。?）運用Ansys軟件建立軌道-橋梁垂向耦合系統(tǒng)模型，再將輪軌接觸力導入到Ansys軟件中計算，研究分析正常狀態(tài)和空吊情況下系統(tǒng)的動力響應情況。分析結(jié)果表明：整個軌道-橋梁系統(tǒng)的動力響應

5、主要來自鋼軌和軌枕，橋梁的動力響應情況較弱，可以忽略不計；在正常狀態(tài)下，受不平順激勵作用，鋼軌的位移和加速度最為明顯，隨著車速增加，系統(tǒng)鋼軌位移略有增大，鋼軌加速度響應情況明顯加大，而軌枕整體上響應情況只有鋼軌的三分之一左右。
　?。?）通過刪除軌道-橋梁垂向耦合系統(tǒng)模型中相應空吊位置軌枕與橋梁間的阻尼彈簧來模擬軌枕空吊現(xiàn)象，分析不同的空吊情況對系統(tǒng)的動力響應影響，并對出現(xiàn)不同空吊軌枕數(shù)量及空吊分布情況產(chǎn)生的系統(tǒng)響應進行對比分析。