特大型长联连续梁桥上无缝线路铺设方案研尤瑞林,唐进锋,江万红(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘要:桥上无缝线路由于梁、轨的相互作用,钢轨会受到附加纵向力的作用,尤其在特大型长联连续梁桥上钢轨受到的纵向附加力更是不容忽视。本文建立了以轨道、桥梁、支座、墩台、基础为整体结构的纵向附加力计算空间有限元模型,计算了某特大型长联连续梁桥上钢轨的温度力。分析了:小阻力扣件铺设位置、铺设长度对钢轨伸缩附加力的影响;钢轨伸缩调节器铺设位置对钢轨温度力的影响。综合分析结果提出了该特大型长联连续梁桥上无缝线路的铺设方案。关键词:特大型长联连续梁;桥上无缝线路;小阻力扣件;钢轨伸缩调节器:U213.9+12文献标识码:A:167420300(2008)04200302051引言桥上铺设无缝线路能明显改善桥梁和轨道的运营情况,但桥上无缝线路不同于一般铺设在路基上的无缝线路。桥上无缝线路由于梁、轨的相互作用,钢轨会受到附加纵向力的作用,尤其在特大型长联连续梁桥上无缝线路的纵向附加力更是不容忽视。特大型长联连续梁桥上铺设无缝线路有其自身的特点:①桥梁的联长很大(即温度跨度很长)导致钢轨温度附加力的值很大,对钢轨的强度和稳定性产生不利影响;②由于梁、轨的相互作用,长联连续梁的墩顶纵向附加力值会很大,从而对桥梁产生不利影响。因此对特大型长联连续梁桥上无缝线路附加力的计算是必要的,特大型长联连续梁桥上无缝线路铺设方案研究也具有很大工程实用意义。为了降低梁、轨之间巨大的相互作用力,目前有两种常用的工程措施:①桥上无缝线路铺设小阻力扣件;②桥上无缝线路铺设钢轨伸缩调节器。但对于桥上小阻力扣件的铺设位置、铺设长度,以及钢轨伸缩调节器的铺设方案仍然是很实际的工程问题。本文以某特大型长联连续梁桥为工程背景,建立了以轨道、桥梁、支座、墩台、基础为整体结构的纵向附加力计算空间有限元模型;分析小阻力扣件不同的铺设位置、铺设长度对钢轨温度力的影响;并依据桥上无缝线路尽量不设或者少设伸缩调节器的原则[1],分析比选该特大型长联连续梁桥上铺设伸缩调节器的方案。综合分析结果提出了该特大型长联连续梁桥上无缝线路的铺设方案。2计算原理[2]任取微段dx长的钢轨为自由体来分析其平衡条件,如图1所示。设钢轨受拉为正,x坐标、梁位移Δ和钢轨位移y均以向右为正。梁、轨相对位移z为z=y-Δ在一跨梁内,一定存在一个梁、轨位移相等点。所以yki=Δki(1)(2)图1微段钢轨受力另外,只要钢轨足够长,在伸缩力影响范围内,钢轨的伸缩之和为零收稿日期:2008209218作者简介:尤瑞林男1986年出生硕士研究生---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---第4期尤瑞林等:特大型长联连续梁桥上无缝线路铺设方案研究316ω=0(3)EF由式(1)、式(2)、式(3)条件列方程,即可对桥上无缝线路钢轨的位移量和附加力进行计算。3计算模型计算有限元模型如图2所示。模型中,两股钢轨在其实际空间位置分别用空间梁单元离散,在结点处通过非线性弹簧单元(模拟道床纵向阻力)与轨下道床结点连接。在桥梁截面中性轴位置对桥梁进行离散;桥梁的上刚臂单元模拟桥梁的上翼缘,桥梁上刚臂结点与轨下道床结点通过耦合实现梁、轨的相互作用。支座处伸出一竖向刚臂用以模拟桥梁下翼缘[3]。两轨下桥梁单元通过横向刚臂单元连接。对于桥梁的固定钢支座不考虑其变形,对于板式、盆式橡胶支座根据其力学性能用非线性弹簧单元模拟;桥墩用空间梁单元进行离散。桥头路基段考虑的足够计算长度。应用大型有限元软件建立模型进行分析计算。图2桥上无缝线路纵向附加力计算有限元模型4连续梁桥上无缝线路铺设方案分析桥跨布置为40×32mPC简支梁(预应力钢筋混凝土简支梁)+(61m+7×96m+61m)连续梁+10×32mPC简支梁。连续梁为箱型截面:桥面宽7m;桥梁中间截面高4m,支座截面高7m;每0.5m取一个桥梁截面计算其换算截面特性,按此参数建立连续梁单元。简支梁桥为标准设计T梁:桥4m,桥梁截面高2.5m,桥梁形心距上翼缘1.12m,距下翼缘1.38m,换算截面惯性矩2.10m。为了分析桥梁上伸缩附加力的简便,本桥模型取桥墩为刚性与基础固结,且不考虑基础刚度的影响,直接对墩底施加约束。全桥示意图见图3(J表示简支梁;L表示...