铁路高墩大跨桥梁轨道的变形控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，通过有限元法分析高墩大跨桥梁模型，计算风载荷、温度变化、行车工况和/或制动工况下，轨道形变是否符合规范要求。本发明专利技术的铁路高顿大跨桥梁轨道的变形控制方法，针对现有的大跨度桥梁轨道变形研究缺少的问题，主动的针对高墩大跨桥上的轨道变形加以研究分析，提出了控制轨道变形的好方法，能够显著的改善轨道的变形问题，提高列车通行安全性、平顺性。

Deformation control method of railway high pier long span bridge track

The invention discloses a control method of rail deformation of high pier long-span bridge, through the finite element analysis model of high pier and long span bridge, the calculation of wind load, temperature change, driving and / or braking condition, track deformation meets specifications. The deformation control method of the invention of the railway Gunton bridge rail, the long-span bridge rail deformation of the existing problems, the initiative for high pier and long-span bridge track analyze deformation, put forward control method of track deformation, deformation can significantly improve the track, improve safety ride comfort, train traffic.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轨道的变形控制方法，特别涉及一种高墩大跨度桥梁轨道变形控制方法，属于轨道交通控制领域，是实现轨道交通安全平稳运行的控制方法，属于交通运输轨道的管理、控制领域。
技术介绍
近年来，随着铁路建设的快速发展和桥上铺设无缝线路技术的进步，桥梁在线路中所占比例逐渐增大，线路不可避免地需要跨越交通干线、陡峭峡谷、宽广河流等特殊地段，为了满足线路跨越横穿这些地段的要求，大量的高墩大跨桥梁(如高墩大跨连续刚构桥、长联高墩连续梁桥及多跨高墩简支梁桥等)相继出现。由于这些桥梁本身结构特点的特殊性(如结构零部件多、结构受力传力路径广等)、相邻桥梁结构间构造差异的悬殊性(如梁体刚度差异、梁体材料差异及墩台刚度差异等)及桥址地段自然环境条件的复杂性(如大等级自然风、变化多端温度场等)等因素的影响，在这些桥梁结构上铺设无缝线路以后，桥上无缝线路的受力变形、桥梁结构的受力变形及线桥之间的相互影响规律都将会与普通简支梁桥、连续梁桥有较大的差别。但目前，关于桥上无缝线路技术的既有研究工作和总结归纳形成的成熟应用经验主要针对普通简支梁桥、连续梁桥和连续钢桁梁桥等展开。因此，有必要充分考虑高墩大跨结构桥梁的高墩和大跨两个重要特点，着重研究桥梁结构在自然风场、温度场等多场影响下桥梁结构及无缝线路受力变形规律，为高墩大跨结构桥桥上无缝线路设计提供指导。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中轨道交通建设过程中桥梁比例不断增加，线路复杂性增强，现有技术中缺少高墩大跨桥梁轨道变形控制方法的不足，提供一种大跨桥梁轨道的变形控制方法。本专利技术的轨道变形控制方法能够很好的控制轨道的形变量，保证轨道的结构稳定性和安全性，显著的改善机车运行的安全性、平稳性和舒适性，使得轨道交通的服务质量更上一个台阶。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，通过有限元法分析高墩大跨桥梁模型，计算风载荷、温度变化、行车工况和/或制动工况下，轨道形变是否符合规范要求。上述控制方法特别是应用于铁路高墩大跨桥梁轨道变形控制方法。进一步，上述高墩大跨桥梁轨道变形控制方法主要是控制，桥梁所在地区温度变化的情况下，桥梁的形变和轨道的形变，根据相应的情况调整桥梁建设参数和/或轨道铺设的方式方法。更具体的来说，上述的高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，可以具体采用如下的方式进行实施，简化控制方法的流程。一种高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，根据高墩大跨桥梁的情况进行控制，包括以下项目：1)断轨工况：检验计算断轨工况下，断轨位置的断缝长度，无缝线路断缝长度≤70mm。2)强度检算：钢轨强度检算公式为：式中σs为考虑了焊接接头质量的钢轨屈服强度；K为安全系数，一般取为1.0-1.3，最好是1.0或1.3，考虑了钢轨疲劳应力、残余应力、焊接接头缺陷因素的影响；σ底d为轨底边缘动弯应力；σt为钢轨最大温度应力；σf为钢轨最大附加应力；σz为钢轨牵引/制动应力。钢轨强度检算钢轨应力≤352MPa。3)风载荷作用：分析风载荷在沿线路方向、处置线路方向和横向风载荷的影响，确保列车的安全性、平稳性。4)温度载荷作用：获取桥梁所在地区的年温度极差值，计算桥墩温度变化所引起的线路竖向不平顺，控制长波不平顺不得超出规范要求。将桥墩纵向温差荷载与梁体温差荷载耦合计算，控制线路不平顺不得超出规范要求。其中，空心桥墩温差曲线根据以下公式计算：Tx＝T0e-βx当桥墩壁厚≥100cm时，T0＝10；当桥墩壁厚＝30cm时，T0可取7；壁厚在30-100cm之间时，采用线性插值；指数β在8左右，优选β＝7-9，最好是β＝7.5-8.5。5)桥墩沉降：高墩大跨桥梁桥墩均匀沉降≤15mm。进一步，还包括：(6)对于有砟道轨，在钢轨最大温升达到40℃的环境中，桥梁温跨超过377m时，铺设小阻力扣件；当钢轨最大温升达到50℃以后，桥梁温跨超过328m，铺设伸缩调节器。进一步，还包括：(7)当连续梁长度超过400m以后，都铺设小阻力扣件。进一步，还包括：(8)对于无砟轨道，当大于336m以后，铺设小阻力扣件；在钢轨温升超过40℃的环境中，连续梁温度跨度超过328m以后，铺设小阻力扣件；在钢轨最大温升超过50℃的环境中(最大温升超过50℃)，连续梁温度跨度超过192m，小于336m时，仅在主梁上铺设小阻力扣件；但当连续梁温度跨度大于336m以后，设置伸缩调节器。进一步，还包括：(9)无砟轨道结构中，当连续梁长度达到400m以上时，将连续梁固定支座处的桥墩刚度增加到662kN/cm/线以上。进一步，还包括：(10)无砟轨道结构中连续梁温度跨度超过232m以后，铺设小阻力扣件。进一步，所述高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，具体的控制方案还包括以下内容：对于有砟轨道桥墩刚度要求(控制)如下：表1全桥常阻力时桥墩的最小刚度单位：kN/cm.单线表2主桥小阻力时桥墩的最小刚度单位：kN/cm.单线对于无砟轨道桥墩刚度要求：表3全桥常阻力时桥墩的最小刚度单位：kN/cm.单线由表中可以看出，后三种桥型由梁轨快速相对位移确定的桥墩最小刚度太大，实际施工过程中很难做到，配合铺设小阻力扣件。在主桥铺设小阻力扣件后，桥墩刚度取值如下。表4主桥小阻力时桥墩的最小刚度单位：kN/cm.单线与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术的铁路高顿大跨桥梁轨道的变形控制方法，针对现有的大跨度桥梁轨道变形研究缺少的问题，主动的针对高墩大跨桥上的轨道变形加以研究分析，提出了控制轨道变形的好方法，能够显著的改善轨道的变形问题，提高列车通行安全性、平顺性。2.本专利技术的铁路高顿大跨桥梁轨道的变形控制方法，对于可能影响到轨道变形的因素逐一分析，理清了各个影响因素之间的先后主次之分，提高了高墩大跨桥梁的轨道平顺性控制的效率，减少了不必要的研究工作问题。附图说明：图1岔河特大桥总布置图。图2钢轨伸缩附加力。图3梁轨相对位移。图4制动工况模型示意图。图5梁轨相对位移。图6钢轨纵向位移图(断缝值为48.82mm)(断轨工况)。图7温度—位移图。图8幸福源双线特大桥桥梁布置示意图。图9连续梁支座布置图。图10铺设常阻力时最小刚度值。图11主桥铺设小阻力时最小刚度值确定。图12铺设常阻力时最小刚度值。图13主桥铺设小阻力时最小刚度值确定。图14名义温度跨度与伸缩附加力关系。图15名义温度跨度与桥墩纵向水平刚度关系。图16名义温度跨度与断缝关系。图17名义温度跨度与最小刚度值的关系。图18名义温度跨度与伸缩附加力关系。图19名义温度跨度与桥墩纵向水平刚度关系。图20名义温度跨度与断缝关系。图21名义温度跨度与最小刚度值的关系。具体实施方式对于高墩桥梁结构，除要考虑普通桥梁的梁轨相互作用特性外，还需在计算模型中详尽的考虑墩身结构受风场、温度场等影响引起的梁轨相互作用行为。其主要表现有：1、高墩结构受墩底变形影响、结构自身制约，刚度较小；2、高墩大跨结构一般位于地形起伏剧烈地段，相邻墩台的刚度差异大；3、高墩大跨结构位于沟谷之间，受峡谷内风场作用，存在由此引起的墩顶位移；4、高墩大跨结构墩身较高，受温度场作用，易产生高墩变形引起的墩顶位移。目前，由于有限元方法的大力发展和成熟应用，在高墩大跨桥线桥墩一体化计算模型中可根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，通过有限元法分析高墩大跨桥梁模型，计算风载荷、温度变化、行车工况和/或制动工况下，轨道形变是否符合规范要求。

【技术特征摘要】
1.一种高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，通过有限元法分析高墩大跨桥梁模型，计算风载荷、温度变化、行车工况和/或制动工况下，轨道形变是否符合规范要求。2.根据权利要求1所述高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，其特征在于，主要是控制，桥梁所在地区温度变化的情况下，桥梁的形变和轨道的形变，根据相应的情况调整桥梁建设参数和/或轨道铺设的方式方法。3.一种高墩大跨桥梁轨道变形控制方法，根据高墩大跨桥梁的情况进行控制，包括以下项目：1)断轨工况：检验计算断轨工况下，断轨位置的断缝长度，无缝线路断缝长度≤70mm；2)强度检算：钢轨强度检算公式为：式中σs为考虑了焊接接头质量的钢轨屈服强度；K为安全系数，一般取为1.0-1.3，考虑了钢轨疲劳应力、残余应力、焊接接头缺陷因素的影响；σ底d为轨底边缘动弯应力；σt为钢轨最大温度应力；σf为钢轨最大附加应力；σz为钢轨牵引/制动应力；钢轨强度检算钢轨应力≤352MPa；3)风载荷作用：分析风载荷在沿线路方向、处置线路方向和横向风载荷的影响，确保列车的安全性、平稳性；4)温度载荷作用：获取桥梁所在地区的年温度极差值，计算桥墩温度变化所引起的线路竖向不平顺，控制长波不平顺不得超出规范要求；将桥墩纵向温差荷载与梁体温差荷载耦合计算，控制线路不平顺不得超出规范要求；其中，空心桥墩温差曲线根据以下公式计算：Tx＝T0e-βx当...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈列，鄢勇，陈天地，王平，李锐，袁明，潘自立，叶九发，王聪，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51