摘要无砟轨道可以分为预制混凝土板式和现浇混凝土式两种。
在我国,形成技术体系并且纳入技术要求规范的是预制混凝土板式,主要包括单元板式(CRTS I型)和纵连板式(CRTS II型)两种类型。
跟随国际步伐结合我国的基本国情,无砟轨道现已大量投入建设。
为保证轨道结构在运营中的安全性和使用性,有必要对无砟轨道结构进行合理设计。
本文以CRTS I型无砟轨道作为研究对象,进行加载作用下的力学数值进行分析和结构设计。
设计程序如下:CRTS I型无砟轨道的结构形式和几何尺寸确定;运用ANSYS 软件和掌握的结构形式和几何尺寸进行有限元模型的创建,并且对所建模型进行加载求解;在加载下对力学数值分析,根据数值对横截面进行配筋计算,使其的强度和刚度达到模型要求,达到对模型的设计以及检算的任务;对不同地基系数下的轨道结构进行力学分析;最后对CRTS I型板式无砟轨道的施工技术进行陈述。
分析结果表明无砟轨道高平顺性、高稳定必须依赖基础的刚度、砂浆的特性以及轨道板和底座的结构尺寸和配筋,不同的地基系数和支撑层刚度下轨道形变和受力表现出极大的不同。
无砟轨道建设必须加强这些重要环节的质量控制。
关键词:CRTS I型板式无砟轨道;有限元;结构设计;施工技术AbstractNon-ballasted track can be divided into pre-cast concrete slab and in-situ concrete. In China, the formation of technical systems and technical requirements specification is included in the precast concrete slab, including cell plate (CRTS I type) and the vertical connecting plate (CRTS II type). Combined with the international pace of China's basic national conditions, non-ballasted track has a lot to invest in construction. Track structure in order to ensure operational safety and usability, it is necessary to carry out reasonable non-ballasted track structure design reasonable.In this paper, it take CRTS I plate-type non-ballasted track as an object of study, carried out under the action of mechanical loading numerical analysis and reinforcement design calculations, the main research work as flowing: According to CRTS I -type non-ballasted track of development, formed technologies as well as incorporating the requirements of standards to understand the tie track structure and geometry of CRTS I –type. Using ANSYS software and master of the structure and geometry of the finite element model creation, and loaded on the model solution. Under mechanical loading numerical analysis, based on the numerical calculations for the cross section of reinforcement to achieve the strength and stiffness of the model requires. Numerical analysis based on different foundation coefficient. Finally, give a statement of standardized construction methods, construction techniques and other safety matters enumerated in detail.The results show that non-ballasted track high smoothness, high stability must rely on foundation stiffness characteristics of mortar and track the production process and the base plate. Non-ballasted track construction must strengthen the quality control of these important aspects.Keywords: CRTS I type of slab track, finite element modeling, design reinforcement calculation, construction technology目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)第一节引言 (1)第二节无砟轨道介绍 (1)一、无砟轨道结构特点 (1)二、无砟轨道分类 (2)三、无砟轨道功能要求 (3)四、板式无砟轨道国内外现况 (4)第三节 CRTSⅠ型板式无砟轨道结构组成及特点 (5)一、CRTSⅠ型板式无砟轨道结构 (5)二、CRTSⅠ型板式轨道结构特点 (6)三、CRTSⅠ型板式无砟轨道的技术特点 (6)第二章有限元法简介以及ANSYS软件 (7)第一节有限元法简介 (7)一、有限元法概述 (7)二、有限元法分析过程 (7)第二节 ANSYS (10)一、ANSYS发展历程 (10)二、ANSYS有限元法常用术语 (10)三、ANSYS软件的功能 (11)第三章 CRTSⅠ型板式无砟轨道设计 (14)第一节无砟轨道设计方法概述 (14)一、引言 (14)二、国内外无砟轨道设计方法 (14)第二节 CRTSⅠ型板式无砟轨道设计 (15)一、基本假设 (15)二、CRTSⅠ型板式无砟轨道设计参数合理取值的分析 (15)三、CRTS I型无砟轨道设计参数 (16)第三节建模 (17)一、路基上板式轨道有限元力学模型 (17)二、ANSYS模型的建立 (17)第四章 CRTS I型无砟轨道配筋计算 (26)第一节引言 (26)一、计算原则 (26)二、计算方法 (26)第二节温度应力计算 (26)第三节轨道板配筋的计算 (27)一、轨道板设计荷载弯矩值的确定 (27)二、轨道板采用的混凝土及钢筋类型 (28)第四节轨道板纵向配筋计算 (28)一、轨道板纵向配筋 (28)二、检算 (29)第五节轨道板横向配筋计算 (30)一、轨道板采用的混凝土及钢筋类型 (30)二、轨道板横向预应力筋的配筋 (30)三、横向非预应力筋配筋 (31)四、检算 (32)第五章不同支承刚度下轨道受力的研究 (33)第一节路基面刚度概述及基本假定 (33)第二节不同路基刚度下轨道受力的分析 (33)第六章板式无砟轨道施工技术 (35)第一节无砟轨道主要建筑材料 (35)第二节无砟轨道的施工顺序 (36)第三节施工工艺及质量控制要点 (36)一、无砟轨道施工条件 (36)二、无砟轨道施工测量 (36)三、底座施工 (36)四、桥面系、路基附属施工 (38)五、轨道板及扣件安装 (38)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)第一章绪论第一节引言近年来我国铁路进行了六次大提速,铁路的运行速度越来越快,在这种高速度下,有砟轨道的问题逐渐凸显出来。
现有铁路一般采用传统的有砟轨道设计,但是最近几年来随着铁路运量的加大和运营速度的提升,有砟轨道的道砟粉化严重、轨道的几何形位难以保持、维修周期短、维护费用高、高速度下的运营安全问题等问题也日益突出。
面对以上问题,无砟轨道这种新型轨道结构走入了人们的视线并且经过长期的研究开始投入生产运营。
无砟轨道具有高平顺性、高稳定性、几何形位能持久保持、线路养护维修工作量显著减少、服务期长、刚度均匀性好、自重小、道床整洁美观、不存在飞砟问题等优点,其运用可以减低粉尘,美化环境。
但无砟轨道初建设投资相对较大而且对下部基础变形限制要求严,轨道整体刚度大会产生很大的噪音,同时其维修也存在很大的问题。
第二节无砟轨道介绍无砟轨道又作无碴轨道。
常规铁路都在道砟的基础上,再铺设枕木或混;疑土轨枕,最后铺设钢轨,但这种轨道结构不适于列车高速行驶。
高速铁路的发展史证明,其基础工程如果使用常规的轨道系统,会造成道砟粉化严重、线路维修频繁等后果,其安全性、舒适性、经济性也相对较差。
无砟轨道均克服了上述缺点,以其高平顺、高稳定性成为高速铁路工程技术的发展方向。
一、无砟轨道结构特点无砟轨道取消了道砟层改用了混凝土或者沥青材料作为道床,其典型的结构特点如下:1.无砟轨道具有均匀、连续支承的层状结构体系有砟轨道依赖道砟地基的层状体系很好的适应了带状线路工程的需要,而且使垂向荷载逐层传递和扩散,一定程度上使得结构经济合理。
无砟轨道虽然取消了道砟层,但其以轨道板,支撑层以及调整层的支承体系延续了有砟轨道的特性,而且具有更好的结构连续性和刚度均匀性。
2.无砟轨道以扣件作为轨道弹性和几何形位调整的主要解决方案无砟轨道以刚性或半刚性的道床来代替道砟。
因而原来由道砟和扣件提供的弹性、方便调整轨道几何形位的功能就只能通过扣件来实现。
因此要求扣件必须具有低刚度、大调整量等特性以提供轨道弹性和方便几何形位的调整。
3.无砟轨道具有更明确的承力传力路径以及传力部件与有砟轨道相比无砟轨道对垂向力、水平力的传递制定的更为明确的路径,必要时还须设计专门的传力部件以进行水平限位,如:凸形挡台、侧向挡块、销钉、锚梁等。