铁路跨区间无缝线路施工

无缝线路也叫长钢轨线路,就是把若干根标准长度的钢轨经焊接成为1000～2000m而铺设的铁路线路。所谓跨区间无缝线路,即轨条与轨条、轨条与道岔直接焊接,轨条之间直接传递纵向力和位移量。本文就跨区间无逢线路施工技术进行叙述,以期能与同行相互交流。     

齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用及轨缝合理位置研究

齿轨铁路与桥梁的梁轨相互作用对行车安全和结构稳定均有重要影响。基于有限元理论,建立了齿轨(钢轨)-轨枕-桥梁-墩台空间耦合计算模型,分析了典型荷载作用下齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用。结果表明:简支梁桥上齿轨铁路梁轨相互作用强于常规桥上无缝线路,在列车纵向荷载作用下的钢轨纵向力、梁轨相对位移、墩顶纵向力、墩顶纵向位移等指标比常规桥上无缝线路大40%以上,建议增强轨道基础与梁体的约束作用,增大轨道结构纵向阻力,防止在列车纵向荷载作用下的轨道爬行。齿轨最大等效应力小于其容许应力,齿轨强度不是结构设计的控制指标。建议齿轨轨缝与梁缝错开布置,可有效避免齿轨轨缝变化过大。     

基于FBG反射谱特征的铁路道岔损伤识别试验研究

针对道岔结构性能及安全状态对列车（尤其高速列车）行车安全与运行质量的重要性,提出基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术,利用FBG传感器反射谱特征对铁路道岔钢轨结构进行损伤（裂纹）识别。在带裂纹的道岔钢轨上安装FBG传感器进行静、动态加载室内实验。通过分析FBG传感器反射谱形状精细变化,实现对裂纹的识别。实验结果表明,该基于FBG反射谱特征的损伤识别方法可有效识别铁路道岔钢轨裂纹。     

新型无缝线路温度内力测试系统的研制

研究出无缝线路上钢轨在温度发生变化时轴向温度内力的一种有效检测手段,并提出了新颖的理论和方法.通过建立无缝线路轨道力学模型分析温度内力变化时侧向力及其作用位移的变化规律,研制了新型无缝线路温度内力测试系统,结合标定试验对上述规律进行了参数修正,最终实现对钢轨温度力的精确测试.此项技术在实践应用中取得良好效果.     

侧向过岔时列车-道岔-连续刚构桥空间振动分析

针对桥上无缝道岔,运用有限单元法,建立了钢轨-岔枕-桥梁弹簧-阻尼空间振动模型.运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立了列车-道岔-桥梁空间振动方程组.以温福客运专线田螺大桥为例,拟定桥上铺设了由两组38号道岔组成的单渡线.计算了"中华之星"电动车组,按一动四拖的编组方式,以140 km/h的速度侧向通过时,列车-道岔-桥梁空间振动的动力响应.分析了侧向过岔时,列车运行速度、轨下横向刚度、枕下横向均布刚度、桥墩高度对列车-道岔-桥梁系统振动的影响.结果表明:桥梁导致钢轨和岔枕的位移增幅较大,车体振动加速度有所增加,道岔振动加速度、轮轨力变化很小;系统横向振动响应随列车速度增大、轨下横向刚度减小、枕下横向均布刚度减小、桥墩高度增大而增加.     

荷载变形关系求解无缝线路轨道稳定性

无缝线路是一种新型轨道结构,是轨道结构现代化的标志。无缝线路稳定性分析是无缝线路的理论基础和关键技术。国内外都非常重视无缝线路的稳定性问题,并进行了大量的试验和理论研究。运用“荷载-变形”关系进行了无缝线路轨道稳定性分析,并推导出钢轨温度力计算公式。输入不同的轨道变形波长,通过优化理论找出最小的钢轨温度力。将此模型的计算结果与不等波长无缝线路轨道稳定性计算方法所得结果进行了对比,两者较为接近,误差不超过2.07%。从而证明此方法的正确性。     

桥上CRTSII型道岔板砂浆离缝影响特性研究

水泥乳化沥青砂浆离缝是桥上纵连板式无砟轨道主要伤损型式之一。参考18号无砟道岔的结构形式,简化建立桥梁-纵连板式道岔垂向耦合静力和动力分析模型,应用有限单元法,计算分析了不同程度的道岔板下砂浆离缝对道岔结构变形及受力影响。研究表明,板下砂浆层发生离缝,对道岔板及钢轨的影响较底座板更明显。不同离缝形式对结构的影响程度不同,当离缝发生在板端时,道岔结构受力与变形最不利;发生在板中时,道岔板的翘曲位移变化不明显。依据计算结果得出板底砂浆离缝尺寸对道岔结构的影响规律,同时从无砟轨道稳定性角度出发,初步提出砂浆离缝尺寸限值,道岔板下砂浆离缝垂向高度低于1.8mm,沿线路纵向离缝长度小于0.7mm。     

铁路道岔综合打磨技术的应用和研究

对铁路道岔区段钢轨表面存在的病害进行认真分析，结合道岔钢轨打磨工作存在的问题，有针对性的采用在道岔区段大机打磨与仿形打磨机相结合的综合打磨新方案。该方案实行后大大提高了道岔区钢轨打磨质量，实现了道岔区的全面打磨，降低生产成本。     

浅谈无缝道岔施工质量控制

高速和重载是铁路发展的趋势.为了适应铁路发展的需要,轨道结构需采用无缝线路.无缝线路特别是跨区间无缝线路这种新型轨道结构在铁路干线,高速及重载线路上已被广泛应用,其中无缝道岔足这种轨道结构的核心技术之一.无缝道岔自身质量重,长度相对较长,施工质量影响因素多,施工难度较大.施工中如何控制好施工质量将直接影响列车运行的平稳与安全.同时也将影响轨道结构的养护与维修工作量,进而影响该设备的使用命.     

“瞬时自然长度”新概念

铁路无缝轨道是一项新技术，它已在全世界广泛应用。无缝轨道的关键是钢轨实际温度应力（中性轨温或锁定轨温）的测定，这是一道世界难题。我们在讨论几千年形成的传统长度概念和几百年建立起来的“米”标准制的基础上，提出了一个崭新的“瞬时自然长度”概念，并建立了一个崭新的“标定轨长”理论，从而解决了这一道世界难题。     

道岔区轮轨接触几何关系研究

该文以12号可动心轨式单开高速道岔为例,在对道岔区相关走行轨线轨顶外形离散基础上,依据其空间布置关系,详细研究了道岔区轮轨接触特点,给出了轮/岔两点接触判定和计算方法,确定了道岔尖轨区和心轨区在现有空间结构下发生多点接触位置,给出了轮轨力在相关轨线上的转移与分配特性,分析了道岔区轮轨接触点在走行轨线上的不连续性和跳跃性,揭示了轮/岔间产生横向和垂向冲击振动机理,这为进一步优化高速道岔各股轨线空间结构奠定了基础。该文的研究结果是目前轮/岔接触几何关系研究方面的重要突破。     

大型塔式桁架组合结构分析的非经典能量法

本文针对工程上常见的各种塔式桁架系统组合结构的静力和动力分析,提出一种半连续半离散式基于非经典能变形理论的量法。文中,把整体桁架组合结构模拟成变截面的非经典梁,结构中任意结点的三向位移用其截面的四个广义位移(弯、剪、挤、拉)表示,由此导出每根杆件的两端位移,从而可仔细考虑每根杆件的应变、内力及相应的变形能、动能和外力功等。并由能量变分原理导出一组线性代数方程,方程阶次仅与所假定的四个广义位移试函数中待定系数的个数有关,与杆件数目,结点数目,层数等均无关,把大型塔架有限元分析的成百上千个自由度降为十几阶的数值计算问题,因此仅需求解阶次极低的代数方程组。同时,还可方便地考虑各种附加设施的影响。文中给出了实际电视塔结构和海洋平台导管架模型的静动力计算结果,并与其它方法计算结果和试验结果作了比较,表明本法是一种工程上较为通用有效的适于微机分析的简捷计算方法。本文方法也可称为非经典综合离散法,综合离散法     

弹性膜结构静力学的各类变分原理

通过罗恩早已提出的一条简单而统一的新途径,系统地建立了弹性膜结构静力学的各类变分原理。首先给出膜结构静力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到膜结构静力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统地成对导出弹性膜结构静力学的3类变量、2类变量变分原理以及总势能驻值原理和总余能驻值原理的互补泛函。同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系。     

多体非连续变形系统的计算力学模型及其应用

针对由不同特性物体所组成的多体系统,探讨了能够涵盖各种变形状态和运动形式的广义有限单元模式及其插值函数形式。对于多体接触问题,发展了能够合理描述界面特性的接触力元模型,即采用某种应力插值函数将界面上的相互作用力由接触对上的接触应力来表达,并将接触对上的接触应力当作需满足界面上屈服准则与流动法则等状态控制条件的参变量,将其作为约束条件加入系统控制方程。根据非连续变形系统的分区参变量最小势能变分原理,联立变分驻值条件与参变量的状态控制条件建立了多体系统非连续变形计算力学分析的基本控制方程,将问题最终归结为一个含有自由变量和等式约束条件的线性互补问题,对此发展了数值解法,并进行了多个算例的数值分析。计算结果表明该模型不仅能够对多体系统进行静、动力耦合分析,而且还能够模拟多体系统的变形与应力及接触界面上的接触应力和相对运动等复杂的非线性过程。     

动力分析的混合元子区间法

本文应用修改的Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ动力学混合变分原理和Ｒｉｔｚ法，在时域上划分若干子区间，给一种新的动力分析近似方法－混合元子区间法，通过采用二交Ｈｅｒｍｉｔｅ插值函数逼近，构造出一种单步时间元计算格式。求解薄板振动问题的算例表明，与现有动力分析方法相比，本文方法不仅可获得工程上适用的动位移，还可获得较高精度的动内力。     

薄板哈密顿含参变分原理

将薄板哈密顿变分原理及其泛函),,,(xxxHVMwyP推广为含两个可选参数1h和2h的薄板哈密顿含参变分原理及其含参泛函),,,(21xxxHVMwyPhh。其推导过程为:首先将薄板Hellinger-Reissner变分原理及其泛函}){,(MwHRP推广为含可选参数1h的薄板Hellinger-Reissner含参变分原理及其含参泛函}){,(1MwHRhP。然后采用消元法(消去变量yM和xyM)和换元乘子法(增加变量xy和xV)由含参泛函}){,(1MwHRhP导出含两个可选参数的薄板哈密顿含参泛函),,,(21xxxHVMwyPhh。含参变分原理是多种变分原理的组合形式,并使多种变分原理之间得到沟通和融合。通过对参数1h和2h的合理选取和赋值,可以得到含参泛函的多种退化形式,为建立多种有限元模型创造条件。     

非保守薄壁结构系统的广义拟余Hamilton原理及其应用

采用加零变换法和变积方法,并考虑伴生力特性,建立了适用于非保守薄壁结构系统的广义拟余Hamilton原理。应用该原理解决非保守薄壁结构系统扭转动力学问题,给出同时求解薄壁结构的剪流和转角两类变量的计算方法,最后,讨论了相关的问题。     

车轮与高速道岔长短心轨的接触分析

针对动车组、机车车轮与高速道岔的磨耗问题,测量运行线路上磨耗后的车轮与道岔的实际几何尺寸,应用有限元方法求解车轮与道岔长短心轨的接触问题。计算了车轮与高速道岔的长短心轨部分在不同位置的接触状态,分析得出了不同工况下车轮与心轨接触斑、等效应力以及接触法向力的分布和变化规律,为道岔结构的合理设计和型面尺寸的优化提供了一定的理论依据。结果表明:JM3型机车车轮与18号高速道岔的心轨型面匹配不合理;动车组和机车车轮与心轨间的最大应力值都超过了轮轨材料的屈服极限,发生塑性变形;车轮在钢轨上的横移量影响轮岔之间的磨耗,向心轨外侧的横移量越大,磨耗越严重。     

箱梁的剪力滞效应分析

在变分法薄壁箱梁剪力滞基本微分方程的基础上,提出了一种与现有普通梁单元配合使用的分析箱梁剪力滞效应的有限元方法,导出了剪力滞单元系数矩阵和广义荷载列阵计算公式。针对变分法分析剪力滞问题的特点,给出了按照剪力滞广义平衡与变形协调条件进行结构系统分析、组集结构总剪力滞系数矩阵的方法。分析了连续梁和悬臂梁这两种不同结构类型、不同边界支承条件的箱梁在不同荷载条件下的剪力滞效应,并与变分法解析结果作了对比,验证了该文方法的广泛适用性和可靠性。