大曲率跨座式单轨钢-混结合轨道梁静力分析研究

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钢-混结合梁是跨座式单轨交通中一种常用的轨道梁形式。为适应城市道路交通布局,跨座式单轨桥梁需要设置曲线梁,跨座式单轨钢-混结合轨道梁在曲线段上存在离心力,需要设置超高以抵消部分或全部离心力的影响。但曲线超高的模拟较为复杂,以往研究大多没有考虑超高的影响,难以准确反映跨座式单轨钢-混结合轨道梁的静力学性能。本文建立考虑超高的跨座式单轨钢-混结合轨道梁模型,分析列车提速对轨道梁静力性能的影响,探讨不同曲率半径条件下列车的限速标准,以及对比不同超高对轨道梁静力计算的影响。主要工作内容如下:(1)对曲线梁调整超高的方法进行了探讨,并在MIDAS中实现了超高率为12%的跨座式单轨钢-混结合轨道曲线梁有限元模型的建立。(2)轨道梁的静力计算以及验算。对模型中各项荷载作了详细的说明;计算轨道梁在荷载组合作用下的变形和应力,并按规范要求进行变形和应力验算,验算结果为变形和应力都符合设计规范要求,结构安全。(3)研究列车速度对梁体变形和应力、支座反力的影响规律,确定合理的行车速度。研究结果表明:随着速度的增加,轨道梁各截面的竖向位移、应力、支座反力单调递减,横向变形单调递增,当车速超过一定值,曲率半径较小的轨道梁出现了支座负反力且横向变形不符合规范要求,说明需要对小曲率半径的轨道梁进行限速,曲率半径为70m的轨道梁需限速40km/h,曲率半径为100m的轨道梁需限速80km/h,。该速度略大于规范限速值,对工程设计与提速有一定的参考。(4)建立不同曲率半径、不同超高率的轨道梁模型,探究曲率半径和超高率对轨道梁静力计算结果的影响情况。研究结果表明:随着轨道梁曲率半径的减小,轨道梁各截面的竖向位移、应力单调递减,横向变形单调递增,且支座更容易受拉,列车限速值不断减小;在相同荷载工况作用下,是否模拟超高对轨道梁应力的影响较大,不模拟超高将严重低估轨道梁的应力,说明了在MIDAS建模中模拟超高的重要性。
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