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铁路列车对桥梁纵向作用特征研究

陈浩瑞  
【摘要】:列车在桥上制动和牵引时,作用在钢轨表面的切向力会通过轨道结构向下传递至梁体,并通过支承体系传递至墩台,因此列车制动和牵引作用下形成的墩台附加力是铁路桥梁设计的关键参数。我国现行规范中,墩台附加力按列车荷载图式的比例取用,统一概化为10%,不区分制动和牵引作用。随着我国铁路运输由传统的客货共线向高速、城际、客货共线和重载铁路发展,列车制动和牵引模式也发生了相应的变化,基于此,本文围绕列车对桥梁的纵向作用特征开展研究,主要研究内容与成果如下:(1)利用matlab编写了计算程序,计算了我国不同机车车辆产生的轨面制动力及牵引力,通过对比分析相关数据发现我国动车组的制动黏着系数和牵引黏着系数整体均明显小于0.164,我国货车在重车情况下的制动黏着系数整体与0.164接近,我国机车的制动黏着系数和牵引黏着系数整体均明显大于0.164。(2)根据我国线路类型和运营列车的匹配关系,对不同线路上的轨面制动力与牵引力取值进行了研究,给出了与铁路列车荷载图式匹配的推荐纵向荷载系数。(3)利用Ansys建立了梁轨相互作用有限元模型,研究了重载铁路典型工况下梁轨纵向整体传力特征及墩台各自受力特征,对主要影响因素进行了参数分析,并根据既有试验数据进行了对比论证。研究成果表明,单线货车在桥上制动时单线受力条件下约90%的轨面制动力传递至桥梁下部墩台,而单线机车在桥上牵引时单线受力条件下约100%的轨面牵引力从轨面传递至桥梁下部墩台。墩台线刚度对列车制动和牵引作用下的梁轨纵向传力起主要影响,而桥梁跨度和轨面荷载的变化基本不影响梁轨间纵向传力特征。图72幅,表30个,参考文献102篇。


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