高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法专利目的
针对2012年技术的不足，《高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法》提供高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法，建立高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合静、动力学模型，对不同的轨道参数和桥梁参数等设计因素的影响规律进行了计算与分析，对相关设计提出了有益的补充 。
高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法技术方案
《高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法》技术方案如下：
高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法，该方法包括：应用ANSYS软件对钢轨、扣件、轨道板、砂浆充填层、底座板、滑动层、固结机构、高强度挤塑板、L型侧向挡块、桥梁和桥墩、摩擦板和端刺锚固体系，以及路基土体和路基上支撑层结构进行模拟仿真，建立高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合静力学模型并对该耦合静力学模型进行静力学分析；应用ABAQUS软件对高速车辆的结构、纵连板式无砟轨道无缝线路的结构和长大桥梁的结构进行模拟仿真，建立高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合动力学模型，并对该耦合动力学模型进行动力学分析。
所述建立高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合静力学模型具体如下：
（1）钢轨选用梁单元进行模拟，按实际截面属性建模，考虑钢轨的截面积、惯性矩以及扭转弯矩参数，钢轨按照支承节点划分单元，全面考虑钢轨的纵、横、垂向线位移及转角；
（2）扣件采用弹簧单元进行模拟，全面考虑扣件的纵向阻力、横向刚度和垂向刚度，扣件的阻力和刚度均根据实测值取值；
（3）轨道板和底座板在全桥范围内连续铺设，标准轨道板之间通过6根精轧螺纹钢筋相互连接，轨道板、砂浆充填层和底座板采用实体单元进行模拟，全面考虑各部分结构的几何尺寸和物理属性；
（4）为了减小桥梁温度变形对无砟轨道结构的影响，在底座板宽度范围内的梁面上连续设置“两布一膜”滑动层，使底座板与桥梁间保持滑动状态，桥上底座板与梁面间的“两布一膜”滑动层采用弹簧单元进行模拟；
（5）在每孔桥梁的固定支座上方，通过在梁体预设剪力齿槽和锚固筋组成的固结机构实现底座板与梁体之间的固结，在梁缝处一定范围内的梁面铺设高强度挤塑板，以减小列车荷载作用下桥梁挠曲变形对无砟轨道结构的影响，固结机构和高强度挤塑板采用弹簧单元进行模拟；
（6）由于桥梁和无砟轨道结构之间只在固定支座上方进行了连接，为保证轨道结构的横向和竖向稳定性，在底座板两侧设置一定数量的L型侧向挡块，约束桥上底座板的横向和竖向位移，L型侧向挡块采用实体单元进行模拟，考虑挡块的几何尺寸和物理属性；
（7）桥梁采用实体单元进行模拟，全面考虑桥梁结构的几何尺寸和物理属性，考虑桥梁墩台顶纵横向刚度基本为线性，采用线性弹簧单元进行模拟；
（8）为保证桥梁台后路基和无砟轨道结构的稳定，在路桥过渡段范围内设置一定长度的摩擦板和端刺组成锚固体系进行锚固，为实现路桥过渡段与区间无砟轨道结构的刚度平顺过渡，在摩擦板和端刺后设置一定长度的过渡板，摩擦板、端刺和过渡板采用实体单元进行模拟，全面考虑整个台后锚固体系的几何尺寸和物理属性。
（9）为避免摩擦板区段的集中受力，路基上底座板与摩擦板间铺设两层土工布，路基上底座板与摩擦板间“两布”滑动层采用弹簧单元进行模拟；
（10）桥梁台后路基土体以及路基上支撑层采用实体单元进行模拟，全面考虑路基土体及支撑层的几何尺寸和物理属性。
所述应用ANSYS软件建立的高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合静力学模型进行静力学分析，计算得到在温度变化、挠曲作用和制动条件下，采用不同的桥上或摩擦板上滑动层摩擦系数、扣件纵向阻力、桥梁温差、无砟轨道结构温差、砂浆充填层弹性模量、底座板弹性模量折减程度、固结机构纵向刚度、路基土体弹性模量、连续梁桥墩纵向刚度和连续梁桥跨长度等条件下的钢轨最大纵向力，轨道板、砂浆层、底座板、锚固体系和端刺区土体最大应力，固结机构和连续梁桥墩最大纵向力，钢轨、轨道板、砂浆层、底座板和锚固体系最大纵向位移，梁缝纵向变化量，钢轨、轨道板、砂浆层、底座板和桥梁最大垂向位移，梁端转角。
所述应用ABAQUS软件建立高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合动力学模型具体如下：
（1）高速车辆为多刚体模型，由车体、转向架、轮对、一系悬挂和二系悬挂组成；
（2）钢轨选用实体单元进行模拟，按实际截面属性建模，考虑钢轨的截面积、惯性矩以及扭转弯矩参数，钢轨按照较小的长度划分单元，以满足动力学计算的需要，全面考虑钢轨的纵、横、垂向线位移及转角，钢轨上施加现场实测不平顺轨道谱，并考虑钢轨底下的轨底坡；
（3）扣件采用弹簧单元进行模拟，全面考虑扣件的纵向阻力、横向刚度和垂向刚度；
（4）轨道板、砂浆充填层和底座板采用实体单元进行模拟，全面考虑各部分结构的几何尺寸和物理属性；
（5）底座板与梁面之间设置的“两布一膜”滑动层采用罚函数接触进行模拟，桥梁接缝区域的固结机构和高强度挤塑板采用线性接触刚度进行模拟；
（6）L型侧向挡块采用实体单元进行模拟，全面考虑挡块的几何尺寸和物理属性；
（7）桥梁采用实体单元进行模拟，全面考虑桥梁结构的几何尺寸和物理属性。
应用ABAQUS软件建立的高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合动力学模型进行动力学分析，计算得到包括轮轨垂向和横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率、车体垂向和横向加速度的各项动力学安全性指标、包括钢轨加速度、垂向和横向位移、轨距和轨向变化量的钢轨动力学计算结果、包括轨道板垂向加速度、垂向位移、动应力，砂浆层垂向加速度、垂向位移、动应力，底座板垂向加速度、垂向位移、动应力，L型侧向挡块垂向加速度、动应力的无砟轨道结构动力学计算结果、包括桥梁垂向和横向加速度、桥梁挠度、梁端转角的桥梁动力学计算结果。
所述高速车辆的结构包括车体、转向架、轮对、一系悬挂和二系悬挂。
所述纵连板式无砟轨道无缝线路的结构包括钢轨、扣件、轨道板、砂浆充填层、底座板、滑动层、固结机构、高强度挤塑板和L型侧向挡块。
所述长大桥梁的结构包括简支箱梁、连续箱梁和桥墩 。
高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法改善效果
《高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法》可以弥补高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路研究的不足，有助于形成中国高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道的技术条件，完善中国高速铁路技术体系，研究成果将直接服务于中国高速铁路的建设，具有重要的理论与现实意义。
《高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路设计方法》所建立的高速铁路长大桥梁纵连板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型，结构更加完善，模型更加细致，各项参数均可以按照实际设计参数和现场实测数据取值，可以得到各细部结构在静、动力学条件下的计算结果，解决了设计、铺设和养护维修等方面面临的各项技术难题 。
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