頁(yè)共37頁(yè)第1章緒論1.1研究的意義我國(guó)地大物博、地形錯(cuò)綜復(fù)雜，修建鐵路時(shí)受地形影響較大，為減少耕地占用面積或不影響現(xiàn)有交通立體交叉的使用，在鐵路建設(shè)中多采用橋梁作為軌道下部支撐，橋梁在鐵路結(jié)構(gòu)建設(shè)中也起著越來(lái)越重要的作用。例如，京滬高鐵全長(zhǎng)1463公里，其中橋梁占鐵路總長(zhǎng)的77%，約1000公里。高速鐵路橋梁施工作為鐵路建設(shè)工程的重要組成部分，可以有效縮短鐵路線路的施工周期，在一定程度上降低施工難度，能為高速列車的行駛提供平穩(wěn)、安全的橋上鐵路線路，保證鐵路運(yùn)行平安，使旅客能適意出行。普通鐵路線路鋼軌的接頭，是軌道結(jié)構(gòu)中的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，同時(shí)也是軌道結(jié)構(gòu)的易損部分，不僅在一定程度上消極影響線路設(shè)備使用、列車行使壽命、乘車舒適度和能源消耗等，還會(huì)對(duì)鐵路行車安全造成威脅。實(shí)踐表明，為從根本上解決鋼軌接頭的穩(wěn)定與平滑問(wèn)題，只有焊接鋼軌以形成無(wú)縫線路。國(guó)內(nèi)外無(wú)縫線路發(fā)展概況如表1-1所示。表1-1國(guó)內(nèi)外無(wú)縫線路發(fā)展概況國(guó)家鐵路總鋪設(shè)長(zhǎng)度（km）無(wú)縫線路的鋪設(shè)長(zhǎng)度（km）無(wú)縫線路占比(%)發(fā)展概況德國(guó)8718776000871926年，德國(guó)開始在線路上鋪設(shè)長(zhǎng)達(dá)120m的焊接鋼軌，是全球最早研究無(wú)縫線路的國(guó)家，并于開始實(shí)踐的19年后決定將以無(wú)縫線路作為德國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)鐵路線路來(lái)鋪設(shè)。美國(guó)354813120000331930年，美國(guó)是世界上第一個(gè)嘗試在隧道內(nèi)鋪設(shè)無(wú)縫線路的國(guó)家，3年后走向區(qū)間無(wú)縫線路。從1950年起，美國(guó)加速發(fā)展無(wú)縫線路進(jìn)程，截止20世紀(jì)80年代，美國(guó)以鋪設(shè)120000公里無(wú)縫線路成為世界之最。前蘇聯(lián)1634205700035由于俄羅斯領(lǐng)土南北緯度跨度較大，南北之間的溫差較大，對(duì)無(wú)縫軌道的發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響。直到20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)才開始嘗試建設(shè)無(wú)縫線路。英國(guó)326001880058英國(guó)的鐵路無(wú)縫線路多采用56kg/m型號(hào)的鋼軌，軌下基礎(chǔ)的材料一般選用混凝土或木材，道床材料選用碎石。自1980年以來(lái)，英國(guó)開始發(fā)展高速鐵路，并致力于跨區(qū)間無(wú)縫鐵路線路的研究。例如，在高速鐵路的休斯敦-格拉斯哥部分，無(wú)縫鐵路線路的長(zhǎng)度可以達(dá)到650km左右。法國(guó)750002050027法國(guó)，同樣也是世界上無(wú)縫線路起步較早的國(guó)家之一，于1950年前后就無(wú)縫線路的鋪設(shè)問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)次試驗(yàn)，并推廣試驗(yàn)成果，逐年增多無(wú)縫線路的鋪設(shè)數(shù)量。法國(guó)非常注重鐵路鋼軌的焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接質(zhì)量穩(wěn)定且焊接方法精湛。日本436321271629日本是最早修建高速鐵路的國(guó)家，重點(diǎn)關(guān)注軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化，在修建新干線的過(guò)程中逐步提高軌道結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)逐步削減區(qū)間鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的數(shù)量，增加鋼軌連續(xù)焊接的長(zhǎng)度。中國(guó)899605200058我國(guó)鐵路無(wú)縫線路的起步較晚，直到1957年才開始投入建設(shè)。自從1993年實(shí)施跨區(qū)間和全區(qū)間這兩種無(wú)縫線路的鋪設(shè)以來(lái)，緩沖區(qū)已被刪除，我國(guó)所采用的的是真正意義上的“無(wú)縫線路”形式，國(guó)家的四大干線（京廣、京滬、京哈和隴海）也整體打造為了無(wú)縫線路。1.2梁軌相互作用原理在建設(shè)無(wú)縫線路的過(guò)程中，需要在一定程度上減少列車動(dòng)荷載所帶來(lái)的不良影響，以保障列車運(yùn)行營(yíng)業(yè)的安全性，優(yōu)化或減少線路養(yǎng)護(hù)維修的工作，從而使橋上鐵路線路的服務(wù)壽命得到最大化。不同下部結(jié)構(gòu)的位置鋪設(shè)無(wú)縫線路對(duì)鋼軌的影響也不同，在路基上鋪設(shè)和在橋梁上鋪設(shè)就有大不同。路基上鋼軌和橋梁上鋼軌都受溫度荷載的影響而產(chǎn)生伸縮力，發(fā)生伸縮變形；但橋梁上鋼軌還因受到各種附加力，如豎向活載作用而產(chǎn)生撓曲力，發(fā)生撓曲變形。對(duì)于明橋面和道碴橋面來(lái)說(shuō)，梁軌間相互作用是不同的。明橋面受力而產(chǎn)生收縮或變形通過(guò)梁軌相互作用，進(jìn)而使鋼軌受到縱向力的作用；而就道碴橋面而言，鋼軌受力通過(guò)梁軌相互作用使道床受到約束。根據(jù)定義可知，伸縮力、撓曲力和制動(dòng)力都是鋼軌縱向附加力，但各自引起原因不同。梁受環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生收縮變形，即為伸縮力；梁因豎向活載作用發(fā)生撓曲變形，即為撓曲力；梁受列車水平荷載而產(chǎn)生制動(dòng)力。而這三個(gè)力又會(huì)因橋梁跨數(shù)不同、使用支座不同而表現(xiàn)出不同的值，在力的作用下，橋梁墩臺(tái)產(chǎn)生的變形是彈性的，而在墩頂會(huì)發(fā)生縱向的位移。以上種種相互作用被統(tǒng)稱為梁軌的相互作用。1.3梁軌相互作用研究背景國(guó)內(nèi)外研究歷史發(fā)展進(jìn)程對(duì)比表STYLEREF1\s22國(guó)內(nèi)外研究歷史發(fā)展進(jìn)程對(duì)比時(shí)間（年）中國(guó)外國(guó)機(jī)構(gòu)人名研究成果國(guó)家人名研究成果1962前蘇聯(lián)鮑列耶夫柯通過(guò)求解梁和軌道之間的位移變化的微分方程，可以得出鋼軌在縱向的位移與內(nèi)力值1974捷克斯洛伐克Fryba基于線性線路阻力，運(yùn)用靜力分析法得到梁軌一體化的平衡微分方程1984中南大學(xué)王光前使用模擬梁法有效簡(jiǎn)化了鋼軌伸縮力及其位移1985聯(lián)邦德國(guó)鐵路管理總局頒發(fā)“德國(guó)規(guī)范”，建議使用拉壓桿或抗彎梁模擬線路縱向阻力1986中南大學(xué)段承慈根據(jù)撈刀河試驗(yàn)實(shí)例，測(cè)出支座處反力，梁縫、路基上鋼軌的撓曲力1987鐵科院盧耀榮建立縱向力作用下，橋上無(wú)縫線路變形的微分方程，從而提出我國(guó)規(guī)范與德國(guó)規(guī)范的差異1989鐵科院廣鐘巖編著《鐵路無(wú)縫線路》，書中介紹了梁軌相互作用原理荷蘭Coenraad編著《ModernRailwayTracks》，介紹鋼軌縱向力的產(chǎn)生原因1997鐵科院莊軍生基于ALGOR分析影響多跨簡(jiǎn)支梁無(wú)縫線路縱向力的因素1998西南交大卜一之提出在計(jì)算制動(dòng)力、溫度力和撓曲力的取值方法2000鐵科院陰存欣編制了動(dòng)力非線性有限元程序DZXL，計(jì)算了制動(dòng)、曲和撓這三種模態(tài)在耦合作用下的動(dòng)靜態(tài)力2001鐵科院楊夢(mèng)蛟建立抗彎桿單元有限元模型，此模型計(jì)算結(jié)果貼近實(shí)測(cè)結(jié)果——UIC發(fā)布“UIC規(guī)范”，完備了橋上的無(wú)縫線路檢算程序2003西南交大蔡成標(biāo)以簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁為例，計(jì)算鋼軌制動(dòng)力、溫度力和撓曲力，并開發(fā)了設(shè)計(jì)軟件——?dú)W洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)頒布了“歐洲規(guī)范”，提出梁軌之間相互作用的規(guī)則和檢算前提北交大黃艷編寫梁軌動(dòng)力有限元模型在地震作用下的分析城西，分析地震對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響鐵道部發(fā)布《新建鐵路橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》，簡(jiǎn)稱為“暫行規(guī)定”[1]英國(guó)Davis比較分析線性反應(yīng)譜法和非線性時(shí)程法這兩種方法得出結(jié)論的異同2004同濟(jì)大學(xué)朱劍月橋墩上直接加載列車制動(dòng)力忽略軌道、橋梁結(jié)構(gòu)，分析橋墩本身的動(dòng)力響應(yīng)中南大學(xué)徐慶元建立有砟軌道梁軌系統(tǒng)有限元模型，可用于計(jì)算軌枕和鋼軌的縱向相對(duì)位移中南大學(xué)曾志平試驗(yàn)計(jì)算鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的動(dòng)力特性，分析其對(duì)列車安全、穩(wěn)定和舒適的影響鐵科院李秋義推導(dǎo)出沿墩高方向分布的縱向線性溫差，分析由此引起的墩頂縱向位移的變化2008北交大閆子權(quán)建立變截面連續(xù)梁和拱橋的梁軌相互作用模型，研究更換支座的方式對(duì)無(wú)縫線路的不同影響法國(guó)Jean提出在促進(jìn)鐵路橋梁下部結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)方案時(shí)，要考慮軌道結(jié)構(gòu)的作用2007-2009德國(guó)Ruge歸納出包涵加載歷史的鋼軌縱向力計(jì)算方法，計(jì)算出的鋼軌應(yīng)力比傳統(tǒng)計(jì)算方法要小2010中南大學(xué)張華平線路縱向阻力用理想彈塑性桿單元來(lái)模擬，來(lái)推算簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁上鐵路線路的鋼軌縱向力、梁軌之間相對(duì)位移和墩臺(tái)的受力情況2011西南交大徐彩彩建立了路基區(qū)段有砟軌道的有限元模型，可以計(jì)算地震作用下軌道的橫向變形美國(guó)Okelo把傾斜高架鋼梁橋作為為例子，討論橋上無(wú)縫線路伸縮力、制動(dòng)力的變化規(guī)律以及斷軌力的分布2012鐵四院朱彬通過(guò)對(duì)比大跨度連續(xù)梁橋的橋上鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的布置，提出可以使用制動(dòng)墩或小阻力扣件來(lái)提高其平順性2019同濟(jì)大學(xué)顏軼航、吳定俊和李奇發(fā)表了關(guān)于鐵路斜拉橋在制動(dòng)力條件下的梁-軌相互作用的研究論文韓國(guó)Kyung-MinYun開發(fā)測(cè)量和分析系統(tǒng)，可用于測(cè)量和計(jì)算梁軌相互作用的相關(guān)參數(shù)，并分析其在溫度載荷作用下的響應(yīng)——謝鎧澤、李糧余在《鐵道工程學(xué)報(bào)》發(fā)表了一篇文章，探討了軌道框架的阻力變化對(duì)梁-鋼軌相互作用的影響中南大學(xué)劉文碩、戴公連研究了活動(dòng)支座對(duì)梁-軌相互作用的影響1.4主要計(jì)算參數(shù)研究橋梁-軌道模型受力特性的三個(gè)主要設(shè)計(jì)參數(shù)是橋梁、軌道和荷載，本小節(jié)介紹橋梁、軌道和荷載設(shè)計(jì)參數(shù)的定義和取值。本文參照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范、德國(guó)和UIC規(guī)范。1.4.1橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)（1）溫度跨度：溫度跨度的概念是指橋梁的固定支撐與相鄰橋梁或橋臺(tái)的固定支撐之間的距離。梁體在溫度變化的作用下產(chǎn)生膨脹和收縮變形，并驅(qū)動(dòng)軌枕位移，從而使扣件產(chǎn)生的縱向力作用在軌道上，從而影響無(wú)縫線路的方案選擇。因此，在計(jì)算縱向力時(shí)需要考慮橋梁溫度跨度的長(zhǎng)度的影響。溫度跨度示意圖如下圖2-2所示。圖2-2溫度跨度示意圖德國(guó)[5]和UIC規(guī)范[4]指出,未安裝伸縮調(diào)節(jié)器時(shí)，混凝土橋的溫度跨度應(yīng)小于90m，鋼橋則需小于60m。我國(guó)“現(xiàn)行規(guī)范”規(guī)定，在兩種情況下，橋梁都必須配備鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，即溫度跨度超過(guò)100m的鋼箱梁橋或者混凝土連續(xù)箱梁橋，其溫度跨度超過(guò)120m的。（2）下部結(jié)構(gòu)的縱向剛度：橋梁的整體剛度包含橋梁下部結(jié)構(gòu)的剛度，梁的跨度、橋墩的高度、橋墩的形狀和基礎(chǔ)的剛度都是影響下部剛度的因素，而下部結(jié)構(gòu)剛度的變化將導(dǎo)致橋梁和墩臺(tái)處于水平移動(dòng)狀態(tài)，這個(gè)位移繼而改變了梁和鋼軌之間的相對(duì)位移，也影響鋼軌應(yīng)力以及橋墩和橋臺(tái)的力分布規(guī)律。橋梁下部結(jié)構(gòu)縱向剛度k可表示為：（2-1）墩頂縱向變形如圖2-3所示。圖2-3墩頂縱向變形示意圖1.4.2軌道設(shè)計(jì)參數(shù)線路縱向阻力：線路的縱向阻力是橋梁上無(wú)縫軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算的核心部分，并且它也是計(jì)算軌道縱向力的基礎(chǔ)。在選擇線路的縱向阻力參數(shù)大小的時(shí)候需注意考慮橋梁的設(shè)計(jì)承載力、容許斷縫長(zhǎng)度、軌道強(qiáng)度等級(jí)和軌道穩(wěn)定等條件的影響。軌道截面參數(shù)：軌道截面參數(shù)包括諸如每延米的質(zhì)量、截面面積、慣性矩等參數(shù)。我國(guó)鐵路線上使用的鋼軌按其型號(hào)可分為三類：分別是50kg/m、60kg/m和75kg/m，也可稱為50軌、60軌和75軌，本文采用60kg/m的鋼軌即CHN60，其截面特征示如下表1-3。表13CHN60鋼軌的截面特征鋼軌型號(hào)每延米的質(zhì)量(kg)截面面積(mm2)慣性矩分析(mm4)高度(mm)寬度(mm)對(duì)y軸對(duì)x軸鋼軌軌頭軌底CHN601.4.3荷載計(jì)算參數(shù)UIC規(guī)范[4]中指出，影響梁-軌之間的相互作用的荷載狀態(tài)可分為6類：溫度效應(yīng)、豎向荷載、制動(dòng)力率、收縮徐變、豎向溫度變化、下部結(jié)構(gòu)受不均勻溫度變化影響、地震荷載和行波效應(yīng)及碰撞。本文主要討論前三類。溫度效應(yīng)：各國(guó)規(guī)范指出，軌道的變形、梁軌之間相互作用與固定區(qū)的無(wú)縫線路鋼軌溫度的變化幅度沒(méi)有關(guān)系，梁體的溫度變化僅會(huì)印象伸縮力的計(jì)算。我國(guó)幅員廣大，根據(jù)幾個(gè)地區(qū)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，我國(guó)規(guī)定混凝土有砟軌道的溫度變化幅值取15℃。在本文中，考慮橋梁伸縮力計(jì)算時(shí)，采用升溫15℃的變化幅值。豎向荷載：在計(jì)算列車活荷載時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，使用標(biāo)準(zhǔn)荷載圖中的均布荷載進(jìn)行計(jì)算。參考規(guī)范，在本章節(jié)的伸縮力計(jì)算中，豎向均布荷載取值64kN/m。（3）制動(dòng)力率：制動(dòng)力率也可以稱為牽引力率，其值受列車的垂直活載、輪軌接觸方式和制動(dòng)方式等因素的影響。1.5本文主要研究?jī)?nèi)容(1)在SAP2000軟件中建立了32m簡(jiǎn)支梁橋的上部梁軌相互作用仿真模型，為隨后建立112m提籃拱橋模型奠定了基礎(chǔ)；由此可以分析三種不同荷載條件下簡(jiǎn)支梁橋模型的縱向力分布規(guī)律，為分析112m提籃拱橋上無(wú)砟軌道的縱向力規(guī)律提供一定的參考。(2)在建立簡(jiǎn)支梁橋上無(wú)縫線路仿真模型的基礎(chǔ)上，建立兩側(cè)長(zhǎng)100m的112m提籃拱橋上無(wú)縫線路有限元模型，并對(duì)軌道進(jìn)行分析和計(jì)算，研究其縱向力分布規(guī)律并與簡(jiǎn)支梁橋進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)行提籃拱橋的鋼軌強(qiáng)度檢查和穩(wěn)定性檢查。簡(jiǎn)支梁橋橋上無(wú)縫線路梁軌相互作用力學(xué)模型2.132m簡(jiǎn)支梁橋的梁軌相互作用模型在本文中，使用有限元軟件SAP2000在橋上建立無(wú)縫軌道模型，分別使用梁?jiǎn)卧?、線性彈簧單元和非線性彈簧單元還原鋼軌和梁、道床垂向剛度和道床縱向阻力。同時(shí)，將放置在橋梁兩端的鋼軌延長(zhǎng)100m以減少路基上鋼軌對(duì)橋上無(wú)縫軌道受力的影響。根據(jù)該模型，建立了長(zhǎng)度為32m的簡(jiǎn)支梁橋模型，并進(jìn)行了梁和鋼軌的相互作用計(jì)算和分析，可以有效簡(jiǎn)化計(jì)算并了解力傳遞的途徑。2.1.1模型簡(jiǎn)介建立橋梁-軌道有限元模型，應(yīng)遵循以下假設(shè)：無(wú)縫線路在橋梁上的橫向力很小，橋梁與軌道之間的橫向位移不影響橫梁和軌道的縱向力，因此，在繪制橋-軌有限元模型時(shí)，僅考慮平面力，并且可以考慮桿系結(jié)構(gòu)單元。（2）線路的縱向阻力由軌道結(jié)構(gòu)的類型決定。鋼軌扣件和道床是防止軌道縱向運(yùn)動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)，選擇線路的最小縱向阻力作為下限值，有砟軌道通常使用道床阻力，而無(wú)砟軌道則使用扣件阻力。（3）橋梁墩臺(tái)縱向剛度線性變化，不考慮其縱向位移。建立橋梁-軌道有限元模型的物理模型如下圖2-1所示。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11橋梁-軌道相互作用模型2.2建立模型（1）定義：定義坐標(biāo)軸（Global坐標(biāo)軸），定義材料屬性（采用Q345鋼軌和C50混凝土），定義截面屬性（鋼軌截面和梁截面），定義兩種連接類型（連接和剛臂），定義兩種支座類型（固定支座和活動(dòng)支座）。其中，32m簡(jiǎn)支梁橋的梁截面如下圖2-4所示。圖2-4簡(jiǎn)支梁橋梁截面（單位：mm）運(yùn)用AutoCAD繪圖軟件對(duì)該梁截面進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析計(jì)算，先將坐標(biāo)原點(diǎn)移至截面形心，再計(jì)算其截面特性如下表2-1所示。表STYLEREF1\s21簡(jiǎn)支梁截面特性截面截面面積(mm2)慣性矩分析(mm4)梁截面的彈性模量(N/mm2)梁截面的線膨脹系數(shù)對(duì)x軸對(duì)y軸簡(jiǎn)支梁截面86703264.44×8.12×2.1×1.0×（2）從坐標(biāo)的原點(diǎn)開始，沿x軸繪制總共33個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)，其間隔為1m。選擇“框架”功能中的鋼軌截面，將第一個(gè)節(jié)點(diǎn)和第二個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，再選擇“帶屬性復(fù)制”功能將這33個(gè)節(jié)點(diǎn)連接組成簡(jiǎn)支梁橋橋上鋼軌的模型。在這33個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)組成的鋼軌下方0.1m和2.2m處，同樣繪制特殊節(jié)點(diǎn)，組成梁軌連接和簡(jiǎn)支梁橋橋面的模型，與上方組成鋼軌的特殊節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，再使用“兩點(diǎn)連接單元”功能，在0.1m處使用“連接”連接，在2.208m處使用“剛臂”連接。在代表梁體的框架單元中兩端的節(jié)點(diǎn)下方2.0m處各繪制一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)作為支座，與正上方梁體節(jié)點(diǎn)用“剛臂”連接，作為下翼緣剛臂。（3）在鋼軌的左右兩側(cè)各繪制100個(gè)間隔1m特殊節(jié)點(diǎn)，用相同的方法連接，作為路基上鋼軌。使用“單點(diǎn)連接單元”功能，將路基上代表鋼軌的點(diǎn)與路基一一進(jìn)行連接。根據(jù)《TB10015-2012鐵路無(wú)縫線路設(shè)計(jì)規(guī)范》，軌道的垂直剛度采用非線性連接，即600kN/cm。（4）在梁體下剛臂的兩處特殊節(jié)點(diǎn)處分別指定為橋梁的固定支座和活動(dòng)支座。其中，在定義連接屬性-支座時(shí)，固定支座除R3方向外其他所有方向都勾選固定，活動(dòng)支座只勾選U1、U3、R1、R2方向進(jìn)行固定，其他方向活動(dòng)。注：U1代表垂直橋方向，U2代表平行橋方向，U3代表水平橋方向，R1代表繞1軸的旋轉(zhuǎn)，R2代表繞2軸的旋轉(zhuǎn)，R3代表繞3軸的旋轉(zhuǎn)。（5）圖2-5、2-6分別顯示了在x-z視圖和3-d視圖下的32m簡(jiǎn)支梁梁-軌相互作用有限元模型的整體形狀。圖2-532m簡(jiǎn)支梁梁-軌相互作用有限元模型（x-z視圖）圖2-632m簡(jiǎn)支梁梁-軌相互作用有限元模型（3-d視圖）2.332m簡(jiǎn)支梁橋上無(wú)縫線路縱向力分布規(guī)律2.3.1伸縮力在定義中，定義荷載模式為升溫15℃，荷載工況為非線性，在32m簡(jiǎn)支梁有限元模型中選中所有梁截面，并施加升溫15℃的溫度荷載，再選中所有鋼軌截面，對(duì)鋼軌進(jìn)行運(yùn)行分析。分析完成后，通過(guò)“顯示”功能中的表格，過(guò)濾掉重復(fù)鋼軌坐標(biāo)的點(diǎn)，選擇最大值進(jìn)行繪圖分析，得到鋼軌軸向應(yīng)力圖，如下圖2-7所示。圖2-7鋼軌軸向應(yīng)力圖（伸縮應(yīng)力）由圖2-7可以看出，在15℃的溫度荷載作用下，鋼軌的伸縮應(yīng)力的最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在左端固定支座的位置，最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在右端活動(dòng)支座上，如下表2-2所示。表2-2鋼軌溫度應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置及大小鋼軌伸縮應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)橋梁左端固定支座拉21.1橋梁右端活動(dòng)支座壓43.32.3.2撓曲力在定義中，定義荷載模式為撓曲，荷載工況選擇非線性，在32m簡(jiǎn)支梁截面上施加Gravity方向、大小為64KN/m的均布荷載，選中所有鋼軌截面，對(duì)鋼軌進(jìn)行撓曲力運(yùn)行分析。分析完成后，會(huì)發(fā)現(xiàn)模型出現(xiàn)肉眼可見的變形，同樣選擇鋼軌顯示表格，選擇輸出鋼軌應(yīng)力，過(guò)濾掉重復(fù)坐標(biāo)的鋼軌編號(hào)，選擇最大值進(jìn)行排序，鋼軌的撓曲軸向應(yīng)力圖如下圖2-8所示。圖2-8鋼軌軸向應(yīng)力圖（撓曲應(yīng)力）從圖2-8可以看出，在Gravity方向的均勻載荷作用下，鋼軌撓曲應(yīng)力的拉應(yīng)力最大值出現(xiàn)在簡(jiǎn)支梁橋左端的固定支座處，壓應(yīng)力最大值則出現(xiàn)在右端活動(dòng)支座的位置上，如表2-3所示。表2-3鋼軌撓曲應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置及大小鋼軌撓曲應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)橋梁左端固定支座拉9.0橋梁右端活動(dòng)支座壓4.72.3.3制動(dòng)力德國(guó)[5]和UIC規(guī)范[4]中規(guī)定，制動(dòng)力率的值為0.25，因此，在涉及制動(dòng)力計(jì)算時(shí)，本文中該值為0.25×64=16kN/m。在定義中，定義荷載模式為制動(dòng)力，荷載工況為非線性，在32m簡(jiǎn)支梁橋模型中施加水平方向、取值為16KN/m的均布荷載，施加制動(dòng)力的范圍是左側(cè)路基上鋼軌和整段橋梁上的鋼軌，在“選擇”功能中使用標(biāo)簽選擇，增量選擇鋼軌編號(hào)。在水平制動(dòng)力作用下，鋼軌的制動(dòng)應(yīng)力圖如下圖2-9所示。圖2-9鋼軌軸向應(yīng)力圖（制動(dòng)應(yīng)力）由圖2-9可以看出，在水平均布荷載作用下，鋼軌的制動(dòng)應(yīng)力在路基左端不為零而右端為零，在簡(jiǎn)支梁左端固定支座處出現(xiàn)最大拉應(yīng)力，大小為2.0MPa，而最大壓應(yīng)力則出現(xiàn)在梁右端活動(dòng)支座處為8.7MPa，如下表2-4所示。表2-4鋼軌制動(dòng)應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置及大小鋼軌制動(dòng)應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)橋梁左端固定支座拉2.0橋梁右端活動(dòng)支座壓8.72.4本章小結(jié)本章主要介紹了在SAP2000軟件中建立32m簡(jiǎn)支梁上梁-軌相互作用的有限元模型，以及如何計(jì)算不同載荷條件下的伸縮力、撓曲力和制動(dòng)力，從而得到簡(jiǎn)支梁橋上無(wú)縫線路的縱向力分布規(guī)律，主要結(jié)論有以下三點(diǎn)：在溫度荷載、豎向方向均布荷載和水平方向均布荷載這三種荷載工況作用下，簡(jiǎn)支梁橋模型的鋼軌軸向應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在橋上的位置相同，即極值出現(xiàn)在簡(jiǎn)支梁橋的兩端附近，其中拉應(yīng)力最大值出現(xiàn)在左端固定支座處附近，壓應(yīng)力最大值出現(xiàn)在右端活動(dòng)支座處附近；在溫度荷載、豎向均布荷載這兩種荷載工況作用下，路基長(zhǎng)度大于30m時(shí)，鋼軌內(nèi)部的軸向應(yīng)力趨于穩(wěn)定；在水平分布的均布荷載作用下，梁和鋼軌相互作用，梁體變形，梁橋的活動(dòng)支座沿水平方向移動(dòng)；在簡(jiǎn)支梁橋活動(dòng)支座右端的路基，長(zhǎng)度與簡(jiǎn)支梁的跨度相同，其鋼軌的軸向應(yīng)力表現(xiàn)為壓應(yīng)力，該壓應(yīng)力的值較大；在簡(jiǎn)支梁橋固定支座左側(cè)的路基，長(zhǎng)度與簡(jiǎn)支梁的長(zhǎng)度一致，其路基上的鋼軌應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力，拉應(yīng)力值較小。第3章主跨112米提籃拱橋梁軌相互作用力學(xué)模型3.1提籃拱橋工程背景武廣客運(yùn)專線112m提籃拱橋借鑒宣杭線東苕溪橋的成功經(jīng)驗(yàn)，充分結(jié)合本條線路自身特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以滿足客運(yùn)專線行車需求。提籃拱橋工點(diǎn)位于湖北省赤壁市境內(nèi)，壟崗及其谷地區(qū),崗地低矮谷地平坦開闊，高坡面平緩，高差10～20m，植被不發(fā)育，辟為旱地。差1～10m，辟為稻田及水塘，其間分布小水溝，溝型不規(guī)則，走勢(shì)彎曲，溝寬1～3m，溝深1～2m，平時(shí)水流流速較緩。橋址附近有鄉(xiāng)間公路，交通較為便利。提籃拱橋跨越京珠高速公路，鐵路與公路軸線交角36°。京珠高速公路為瀝青路面，寬約27m，雙向四車道，車流量較大。由于交角較小，需采用較大跨度橋梁。本章以第2章32m簡(jiǎn)支梁橋?yàn)榛A(chǔ)，以112m提籃拱橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)其施加溫度荷載、豎向均勻活荷載和水平制動(dòng)力，并進(jìn)行了分析研究，在不同載荷條件下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。3.2112m提籃拱橋梁軌相互作用力學(xué)模型在分析了32m長(zhǎng)的簡(jiǎn)支梁橋上無(wú)縫軌道的伸縮力、撓曲力和制動(dòng)力的基礎(chǔ)上，建立了112m提籃拱橋的有限元仿真模型。提籃式拱橋橋墩的縱向剛度設(shè)置為1000kN/cm?；谝陨系哪Ｐ图俣ǎ褂梅蔷€性桿單元參照線路的縱向阻力，線性彈簧參照軌道的豎向剛度，與梁高等高的剛臂參照橋梁的梁高。3.3模型的建立（1）定義：定義坐標(biāo)軸（Global坐標(biāo)軸），定義材料屬性（采用Q345鋼軌和系梁采用C45混凝土），定義截面屬性（系梁截面、鋼軌截面、拱肋橫截面和系桿截面），定義連接類型（連接和剛臂），定義支座類型（固定支座和活動(dòng)支座）。其中，112m提籃拱橋系梁截面如下圖3-1所示。（a）系梁截面填充后整體視圖（b）系梁截面尺寸(單位：mm)圖3-1112m提籃拱橋系梁截面使用與簡(jiǎn)支梁相同的方法，用autoCAD繪圖軟件對(duì)系梁截面進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析計(jì)算，得到其截面特性如下表3-1所示。表3-1系梁的截面特性截面面積(mm2)慣性矩分析(mm4)旋轉(zhuǎn)半徑分析(mm)對(duì)x軸對(duì)y軸對(duì)x軸對(duì)y軸系梁截面129841221.3×10133.7×1014989.895340.11（2）從坐標(biāo)原點(diǎn)開始，沿x軸方向繪制間隔為1m的特殊節(jié)點(diǎn)，共113個(gè)。再在第一個(gè)和第113個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)兩邊繪制2個(gè)間隔為1m的特殊節(jié)點(diǎn)。選擇“框架”功能中的系梁截面，連接第一個(gè)、第二個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)，組成一段系梁，再選擇這段系梁用“帶屬性復(fù)制”功能將這113個(gè)節(jié)點(diǎn)連接成一段系梁模型。在這個(gè)117節(jié)點(diǎn)上方高度1.857m和1.957m處同樣繪制特殊節(jié)點(diǎn)，分別在X軸兩側(cè)2.5m處，在1.957m處的特殊節(jié)點(diǎn)連接成鋼軌，與之對(duì)應(yīng)，使用“兩點(diǎn)連接單元”功能，在間隔0.1m處使用“連接”連接進(jìn)行彈性連接，成為鋼軌和梁體之間連接；在間隔1.857m處使用“剛臂”連接。在梁體原點(diǎn)和坐標(biāo)113m處的節(jié)點(diǎn)下方1.343m位置處各繪制一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)作為支座，與正上方節(jié)點(diǎn)用“剛臂”連接作為下翼緣剛臂。（3）在鋼軌的左右兩側(cè)各繪制100個(gè)間隔1m特殊節(jié)點(diǎn)，用相同的方法連接，作為路基上鋼軌。在本模型中，橋上鐵路為雙線鐵路，可以畫好一側(cè)軌道后，通過(guò)標(biāo)簽選擇整條鋼軌及連接，沿X軸鏡像復(fù)制，得到兩條鋼軌。使用“單點(diǎn)連接單元”功能，將路基上鋼軌與路基進(jìn)行連接。（4）根據(jù)提籃拱橋的拱肋布置圖，定義拱肋截面。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本橋的拱肋橫截面為啞鈴形，使用鋼管和混凝土的結(jié)合，截面高度取h=3000mm，截面等高度布置，鋼管的直徑取值1200mm，管厚18mm，拱肋兩根鋼管之間連接用厚度δ=16mm的腹板。提籃拱橋兩側(cè)拱肋在橫橋方向，向內(nèi)傾斜9°，故稱為提籃式拱橋。內(nèi)傾后拱頂處拱肋中心距9.2m，而在拱腳處拱肋中心距16.2m。拱肋截面如圖3-2所示。圖中黑色陰影部分為Q345鋼，綠色陰影部分為C55無(wú)收縮混凝土。（a）拱肋截面填充后整體視圖（b）拱肋截面尺寸（單位：mm）圖3-2拱肋截面圖（5）根據(jù)提籃拱橋拱肋布置圖，從x方向每隔8000mm選擇拱肋中心線坐標(biāo)作為簡(jiǎn)化拱肋，繪制左半邊的拱肋，使用“繪制框架”功能，選中拱肋截面，將特殊節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，再選中左側(cè)拱肋沿x=58000mm的平面使用鏡像復(fù)制，得到一側(cè)的完整拱肋，拱的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別通過(guò)剛臂與梁相接。提籃拱橋的簡(jiǎn)化拱肋左半邊（拱肋中心線坐標(biāo)）如表3-2所示。表3-2左半邊拱肋中心線坐標(biāo)(單位：mm)拱肋特殊節(jié)點(diǎn)編號(hào)X方向坐標(biāo)Y方向坐標(biāo)Z方向坐標(biāo)12000-89000210000-79346102318000-713711133426000-649915160534000-601218237642000-566820406750000-546421696858000-539622124根據(jù)吊桿布置圖，定義吊桿截面為內(nèi)接于直徑115mm圓的正六邊形，采用Q235鋼填充。吊桿截面布置圖如圖3-3所示，吊桿坐標(biāo)如表3-3所示。圖3-3吊桿截面布置表3-3吊桿坐標(biāo)(單位：mm)吊桿編號(hào)24681012吊桿上端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)189472765135889.244040.652141.360231.7y坐標(biāo)-7061.5-6398.5-5930.8-5616-5445.8-5415z坐標(biāo)11609.715795.018749.22073521810.622004.6吊桿下端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)114001940027400354004340051400y坐標(biāo)-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐標(biāo)300300300300300300吊桿長(zhǎng)度13720.2717733.720524.5222428.4723474.3823690.40吊桿編號(hào)11’9’7’5’3’1’吊桿上端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)6830076387.784391.292541.999722.4105002y坐標(biāo)-55225770.7-6157.6-6701.7-7308.6-7901z坐標(biāo)2132519758.617317.313880.510049.67398吊桿下端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)594006740075400834009140099400y坐標(biāo)-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐標(biāo)300300300300300300吊桿長(zhǎng)度23079.8721661.2619440.9616517.7512917.28557.74吊桿編號(hào)1357911吊桿上端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)114240.916277.623458.131608.839612.347699.3y坐標(biāo)-7810.47308.6-6701.7-6157.6-5770.7-5522.7z坐標(biāo)6882.410049.813880.517317.319758.621325吊桿下端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)166002460032600406004860056600y坐標(biāo)-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐標(biāo)300300300300300300吊桿長(zhǎng)度8557.7412917.216517.7519440.9621661.2623079.87吊桿編號(hào)12’10’8’6’4’2’吊桿上端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)55768.363858.771959.480110.888348.497053y坐標(biāo)-5415-5445.8-5616-5930.8-6398.5-7061.5z坐標(biāo)22004.621810.62073518749.215795.211609.7吊桿下端與拱肋中心線交點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)6460072600806008860096600104600y坐標(biāo)-8900-8900-8900-8900-8900-8900z坐標(biāo)300300300300300300吊桿長(zhǎng)度23690.4023474.3822428.4720524.5217732.713720.27置了X型支撐，從頂部到兩個(gè)拱腳設(shè)置了4個(gè)K型橫撐，左右兩側(cè)對(duì)稱。橫撐材料由直徑φ600、φ500和φ360mm的圓形鋼管組成，鋼管內(nèi)部為空，不填充混凝土。橫撐示意圖如圖3-4所示，橫撐坐標(biāo)如表3-4所示。圖3-4橫撐示意圖（單位：mm）表3-4橫撐坐標(biāo)表左端坐標(biāo)中間坐標(biāo)右端坐標(biāo)xyzxyzxyz1號(hào)K撐21735.2-6681.11401122124.2-6808.11320922513.2-6935.11240718330.6-6952.612297.218719.6-7079.611495.219108.6-7206.610693.22號(hào)K撐37758.5-5704.120178.337973.5-5841.119314.338188.5-5978.118450.334070.2-5862.719178.334285.2-5999.718314.334500.2-6136.717450.3拱頂橫撐51998.1-5305.322695.252079.1-5446.321807.252160.1-5587.320919.251998.1-5271.922906.856014.2-5412.922017.852160.1-5553.921130.8（8）由于本橋溫度跨度較小，故不需要考慮設(shè)置小阻力扣件或鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。（9）本章建立的112m提籃拱橋無(wú)縫軌道的有限元模型如圖3-5所示，均采用3-d視圖顯示。提籃拱橋正面視圖（b）提籃拱橋側(cè)面視圖圖3-5提籃拱橋上無(wú)縫線路梁軌相互作用模型

第4章主跨112米提籃拱橋上無(wú)縫線路縱向力分布規(guī)律4.1計(jì)算條件本章主要研究112m提籃拱橋的無(wú)縫軌道模型，分析了在溫度荷載、豎向活荷載和水平制動(dòng)力的作用下，梁與鋼軌的相互作用。在溫度的作用下計(jì)算鋼軌的伸縮應(yīng)力時(shí)，應(yīng)在溫度升高15℃時(shí)計(jì)算其伸縮應(yīng)力，為多方面分析此提籃拱橋，還在一側(cè)拱肋和一側(cè)吊桿上施加了相同的溫度荷載來(lái)分析鋼軌的伸縮應(yīng)力；在計(jì)算鋼軌在活荷載作用下的撓曲應(yīng)力時(shí)，應(yīng)計(jì)算在64kN/m的均勻載荷下鋼軌在重力方向上的撓曲應(yīng)力，注意撓曲應(yīng)力的最大值是否能滿足檢算要求，如不滿足應(yīng)根據(jù)溫度跨度添加鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器；在制動(dòng)力作用下計(jì)算鋼軌的軸向應(yīng)力時(shí)，對(duì)一側(cè)路基上的鋼軌和橋梁上的鋼軌上施加水平均勻的16kN/m的荷載，后續(xù)是否安裝伸縮調(diào)節(jié)器與撓曲應(yīng)力相同。4.2伸縮力4.2.1不設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器在定義中，定義荷載模式的名稱為升溫15℃，荷載模式的類型為Temperature，自重系數(shù)取0，定義荷載工況為非線性；在“選擇”功能中選擇屬性-框架截面中的系梁截面，在“指定”功能中制動(dòng)框架荷載-溫度荷載-升溫15℃；在通過(guò)“選擇”功能中標(biāo)簽選擇一側(cè)鋼軌，對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)行分析，在“顯示”功能中表格顯示將鋼軌軸向應(yīng)力的結(jié)果導(dǎo)出，過(guò)濾掉重復(fù)的鋼軌坐標(biāo)，選取最大值進(jìn)行分析，導(dǎo)出Excel表格得出在溫度荷載作用下鋼軌伸縮應(yīng)力變化數(shù)值，再使用origin繪圖軟件進(jìn)行繪制。升溫15℃時(shí)鋼軌的軸向應(yīng)力變化如圖4-1所示。圖4-1升溫15℃時(shí)鋼軌的伸縮應(yīng)力（無(wú)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）由圖4-1得出，鋼軌的伸縮應(yīng)力最大值出現(xiàn)在鋼軌上的位置及大小如下表4-1所示。表4-1鋼軌伸縮應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置及大小鋼軌應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)梁橋跨中處拉26.1橋梁左側(cè)固定支座壓66.3橋梁右側(cè)活動(dòng)支座壓71.7由表可知，鋼軌的伸縮軸向應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在梁右側(cè)的活動(dòng)支座處。4.2.2鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在橋梁右端活動(dòng)支座處荷載模式與上述相同，將溫度荷載重新加在梁截面上，將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在出現(xiàn)最大值的位置，即右端活動(dòng)支座處。具體操作方法是在橋梁模型中刪除右端活動(dòng)支座處的一節(jié)鋼軌。升溫15℃時(shí)剛軌軸向應(yīng)力如圖4-4所示。圖4-4升溫15℃時(shí)鋼軌軸向應(yīng)力（梁右端設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）從圖44可以看出，最大的伸縮拉應(yīng)力出現(xiàn)在梁跨的中間，其值為26.8MPa；最大的伸縮壓應(yīng)力出現(xiàn)在橋梁左端，固定支座處，其值為47.7MPa。圖4-5對(duì)比鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器對(duì)伸縮應(yīng)力的影響將圖41和圖44放在一張圖中，如圖4-5，可以發(fā)現(xiàn)，由于將梁鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器安裝在梁的右端，因此梁右端的活動(dòng)支座處的鋼軌軸向應(yīng)力值降低了約60MPa左右，從71.7MPa降低至約10MPa；在梁的左端固定支座處，鋼軌的軸向應(yīng)力值從66.3MPa減小到47.7MPa左右，這表明在安裝調(diào)節(jié)器后，軌道整個(gè)截面的軸向應(yīng)力值已顯著降低。由此可以推斷，將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在該位置具有實(shí)際的意義。4.3撓曲力4.3.1不設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器在“定義”功能中，定義荷載模式的名稱為撓曲力，類型選擇Live活荷載，定義荷載工況為非線性；在“選擇”功能中選擇框架截面-系梁截面，指定框架荷載-分布荷載-重力方向，大小為64kN/m的撓曲力；再通過(guò)標(biāo)簽選擇一側(cè)鋼軌截面，運(yùn)行模型，在梁上撓曲力作用下進(jìn)行分析；通過(guò)“顯示”功能導(dǎo)出鋼軌軸向應(yīng)力變化的數(shù)據(jù)表格，過(guò)濾掉重復(fù)坐標(biāo)，選擇最大值進(jìn)行輸出，繪制相應(yīng)的折線圖。圖4-6顯示了在重力方向均布荷載為64kN/m的鋼軌的軸向應(yīng)力。圖4-6撓曲力作用下鋼軌撓曲應(yīng)力（無(wú)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）從圖4-6可以看出，鋼軌的撓曲應(yīng)力極值出現(xiàn)在鋼軌上的位置及大小如表4-2所示。表4-2鋼軌軸向應(yīng)力極值位置及大小鋼軌應(yīng)力極值出現(xiàn)位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)橋梁跨中部拉1.1橋梁左側(cè)固定支座處壓2.7橋梁右側(cè)活動(dòng)支座處壓3.1由此，鋼軌的撓曲軸向應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在梁跨右側(cè)的活動(dòng)支座處。4.3.2鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在橋梁右端活動(dòng)支座處荷載模式與上述相同，將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在出現(xiàn)最大值的位置，即梁右端的活動(dòng)支座處。圖4-7顯示了在重力方向上均布施加64kN/m載荷時(shí)剛軌的撓曲應(yīng)力。圖4-7撓曲力作用下鋼軌撓曲應(yīng)力（活動(dòng)支座處設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）由圖47可以看出，在垂直活荷載下，最大的軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在梁右端的活動(dòng)支座附近，其值約為3.1MPa；最大的壓應(yīng)力出現(xiàn)在梁跨的中間位置附近，值為1.1MPa。對(duì)比圖46與圖47曲線，可以發(fā)現(xiàn)，在梁右端的活動(dòng)支座處的鋼軌的軸向應(yīng)力值從3.1MPa減小到約1.8MPa，而且軸向應(yīng)力達(dá)到最大值的位置發(fā)生了變化，從梁右端活動(dòng)支座處移動(dòng)到了梁左端的固定支座處，最大壓應(yīng)力也從2.7MPa降低至約2.2MPa，這表明鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置梁右端活動(dòng)支座處，即出現(xiàn)應(yīng)力最大值的位置，這種設(shè)定方法是正確的，在實(shí)際工程中具有一定的參考意義。4.4制動(dòng)力4.4.1不設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器在“定義”中設(shè)置荷載模式的名稱為制動(dòng)力，定義荷載模式類型為L(zhǎng)ive活荷載，定義工況時(shí)選擇分析類型為非線性；通過(guò)標(biāo)簽選定左側(cè)路基的上鋼軌和橋上的鋼軌，施加框架荷載-分布荷載-X方向大小為16kN/m的制動(dòng)力；再選擇一側(cè)全部鋼軌，對(duì)模型制動(dòng)力的運(yùn)行分析，導(dǎo)出應(yīng)力數(shù)值表格，過(guò)濾掉重復(fù)坐標(biāo)，選擇最大值進(jìn)行繪制圖像。在origin繪圖軟件中，圖4-9顯示了在水平方向上均勻荷載為16kN/m時(shí)所繪制的鋼軌軸向應(yīng)力。圖4-9制動(dòng)力作用下鋼軌制動(dòng)應(yīng)力（無(wú)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）由圖4-9得出鋼軌制動(dòng)應(yīng)力的極值出現(xiàn)在鋼軌上的位置及大小如表4-3所示。表4-3鋼軌軸向應(yīng)力極值位置及大小鋼軌制動(dòng)應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)橋梁左側(cè)固定支座處拉56.1橋梁右側(cè)活動(dòng)支座處壓65.2由此可見，鋼軌的制動(dòng)軸向應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在橋梁右端的活動(dòng)支座處。4.4.2鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在橋梁右端活動(dòng)支座處因?yàn)?.4.1鋼軌的制動(dòng)軸向應(yīng)力出現(xiàn)在了橋梁右端的活動(dòng)支座處，數(shù)值較大，需要設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，設(shè)定位置為出現(xiàn)最大值的位置，即右端活動(dòng)支座處。在同樣荷載條件下，即水平方向大小為16kN/m均布荷載作用下的剛軌軸向應(yīng)力如圖4-10所示。圖4-10制動(dòng)力作用下鋼軌制動(dòng)應(yīng)力（梁右端設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）根據(jù)圖410所示可以分析，在使用鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器加載的條件下，鋼軌的最大制動(dòng)拉應(yīng)力出現(xiàn)在橋梁左端固定支座處，該值約為73.0MPa，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)值比未設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器時(shí)左端固定支座處的值要大，需要檢算是否滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求；最大的制動(dòng)壓應(yīng)力出現(xiàn)在橋梁右端的活動(dòng)支座處，大小為10.0MPa。將圖49與圖410進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)在梁右端活動(dòng)支座處的鋼軌軸向應(yīng)力數(shù)值由65.2MPa減小到大約10MPa，并且鋼軌軸向應(yīng)力達(dá)到最大值的位置向左移動(dòng)，由梁右端活動(dòng)支座處轉(zhuǎn)移到了梁左端固定支座處，最值從56.1MPa增大到73.0MPa左右，經(jīng)驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在原出現(xiàn)應(yīng)力最大值的梁右端是不夠的，需要在左端固定支座處也設(shè)置一個(gè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，如下圖4-11所示。圖4-11制動(dòng)力作用下鋼軌制動(dòng)應(yīng)力（梁左右兩端均設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）圖4-12對(duì)比鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器對(duì)制動(dòng)應(yīng)力的影響將圖49與圖48進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)橋梁右端活動(dòng)支座處的鋼軌軸向應(yīng)力值保持不變，鋼軌軸向應(yīng)力達(dá)到最大值的位置保持在梁左側(cè)固定支座處，最大值也從73.0MPa減小到大約17.5MPa，這表明將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在出現(xiàn)應(yīng)力最大值的位置，在本橋中設(shè)置在橋梁左右兩端支座處是正確的，如圖4-12所示，該設(shè)定方法可以為工程實(shí)際提供一定參考。4.5本章小結(jié)本章主要介紹了112m提籃式拱橋橋梁-軌道相互作用的力學(xué)模型的建立以及伸縮力、撓曲力和制動(dòng)力的計(jì)算，并分析了無(wú)縫軌道在橋上的縱向力分布規(guī)律。獲得的主要結(jié)論是：（1）如果沒(méi)有鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，則當(dāng)溫度荷載、豎向活荷載或水平方向制動(dòng)力作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)，鋼軌軸向應(yīng)力的極值將位于提籃拱橋的左端、中部和右端，具體表現(xiàn)在固定支座處、跨中位置和活動(dòng)支座處，最大值出現(xiàn)在簡(jiǎn)支梁右端的活動(dòng)支座處。（2）參照規(guī)范查得，此提籃拱橋模型的溫度跨度大于100m，因此必須安裝鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器以減小鋼軌應(yīng)力的值，來(lái)保證具有合理的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。根據(jù)安裝鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的目的，可以合理推測(cè)將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器安裝在出現(xiàn)最大軸向應(yīng)力的位置。驗(yàn)證模型后，發(fā)現(xiàn)推測(cè)是合理的。將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置在橋梁右端，出現(xiàn)最大軸向應(yīng)力的位置可以有效地減小鋼軌應(yīng)力的最大值，在實(shí)際施工中具有一定的借鑒。（3）與第2章中的簡(jiǎn)支梁模型比較，在相同載荷下，比較縱向力圖像，發(fā)現(xiàn)當(dāng)力的作用方式、大小和方向相同時(shí)，提籃拱橋的軸向溫度應(yīng)力比簡(jiǎn)支梁橋要大；在豎向活載和水平制動(dòng)力作用下，提籃式拱橋的軸向應(yīng)力小于簡(jiǎn)支梁橋的軸向應(yīng)力。在研究產(chǎn)生不同應(yīng)力的原因時(shí)，推測(cè)伸縮應(yīng)力可能是由于提籃式拱橋的溫度跨度是簡(jiǎn)支梁橋的四倍左右大，因此，提籃拱橋的伸縮應(yīng)力大于簡(jiǎn)支梁橋；在建立模型時(shí)，為滿足剛度要求提籃拱橋的豎向剛度設(shè)置數(shù)值比較大，遠(yuǎn)大于簡(jiǎn)支梁橋，因此在相同的豎向活荷載和水平制動(dòng)力的作用下，相比簡(jiǎn)支梁橋的變形，提籃拱橋發(fā)生的變形要小些，從而導(dǎo)致在這兩種荷載條件下鋼軌軸向應(yīng)力呈現(xiàn)與伸縮應(yīng)力相反的變化，提籃拱橋的撓曲應(yīng)力和制動(dòng)應(yīng)力要比簡(jiǎn)支梁橋的小。（4）在列車的水平制動(dòng)力的作用下，其所處的軌道的加載長(zhǎng)度越長(zhǎng)，軌道的軸向應(yīng)力就越大。這表明隨著列車的行駛，列車在橋上的水平制動(dòng)力的范圍逐漸增大，而且鋼軌軸向應(yīng)力的最大值也隨之增大，當(dāng)列車的水平制動(dòng)力全部作用在橋上時(shí)，鋼軌的軸向應(yīng)力將達(dá)到最大值。第5章關(guān)鍵參數(shù)對(duì)112m提籃拱橋上無(wú)縫線路縱向力的影響5.1拱橋不同部位受溫度荷載在同一拱橋中，不同部位受力對(duì)橋上無(wú)縫線路縱向力的影響不同。為了更好的研究橋上無(wú)縫線路縱向力的影響因素，以溫度荷載為例，將升溫15℃的荷載施加在提籃拱橋單側(cè)拱肋和單側(cè)吊桿上，與施加在橋上的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。5.1.1單側(cè)拱肋受溫度荷載荷載模式相同，將溫度荷載從梁截面取消，設(shè)置在單側(cè)拱肋截面處，分析鋼軌的軸向應(yīng)力。升溫15℃時(shí)剛軌軸向應(yīng)力如圖5-1所示。圖5-1升溫15℃時(shí)鋼軌伸縮應(yīng)力（無(wú)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）由圖5-1得出，鋼軌的伸縮應(yīng)力最大值出現(xiàn)在鋼軌上的位置及大小如下表5-1所示。表5-1鋼軌伸縮應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置及大小鋼軌應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)梁橋跨中處拉3.2橋梁左側(cè)固定支座壓9.1橋梁右側(cè)活動(dòng)支座壓8.9由表可知，鋼軌的伸縮軸向應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在梁左側(cè)的固定支座處。與溫度荷載施加在橋梁梁體上相比，伸縮應(yīng)力值變化曲線大致相同，但拉、壓應(yīng)力的極值明顯減小。5.1.2單側(cè)吊桿受溫度荷載荷載模式相同，將溫度荷載從單側(cè)拱肋截面取消，設(shè)置在單側(cè)吊桿截面處，分析此時(shí)鋼軌的軸向應(yīng)力。在升高溫度15℃時(shí)剛軌伸縮應(yīng)力（軸向）如圖5-2所示。圖5-2升溫15℃時(shí)鋼軌伸縮應(yīng)力（無(wú)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器）由圖5-2得出，鋼軌的伸縮應(yīng)力最大值出現(xiàn)在鋼軌上的位置及大小如下表5-2所示。表5-2鋼軌伸縮應(yīng)力出現(xiàn)的位置及大小鋼軌應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)梁橋跨中處壓0.5橋梁左側(cè)固定支座拉1.5橋梁右側(cè)活動(dòng)支座拉1.5由表可知，當(dāng)溫度荷載作用在一側(cè)吊桿上時(shí)，鋼軌的軸向伸縮應(yīng)力近似呈對(duì)稱分布。其中，與上述溫度荷載施加在單側(cè)拱肋相比，壓應(yīng)力最大值從兩側(cè)支座處轉(zhuǎn)移到梁橋跨中處附近，在跨中兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)極值，跨中處反而不出現(xiàn)極值；拉應(yīng)力最大值從梁橋跨中轉(zhuǎn)移到兩側(cè)支座處，總體與溫度荷載施加在橋梁梁體上、單側(cè)拱肋上相比，伸縮應(yīng)力的值明顯減小。圖5-3對(duì)比不同部位受溫度荷載下鋼軌伸縮應(yīng)力觀察圖5-3可以看出，在其他情況相同的情況下，當(dāng)溫度荷載作用在梁體上時(shí)伸縮應(yīng)力值最大，拱肋次之，吊桿最小。5.2不同制動(dòng)力系數(shù)對(duì)橋上鋼軌制動(dòng)應(yīng)力的影響鐵路橋梁與公路橋梁相比，列車制動(dòng)力作為附加力的值較大，而影響列車制動(dòng)力大小的因素就是制動(dòng)力率。在第四章中，根據(jù)德國(guó)[5]和UIC規(guī)范[4]制動(dòng)力率取0.25，計(jì)算制動(dòng)力時(shí)取0.25×64=16kN/m。本小節(jié)中，參照我國(guó)相關(guān)理論研究，制動(dòng)力率取0.164，故計(jì)算制動(dòng)力時(shí)取0.164×64=10.5kN/m。我國(guó)對(duì)于制動(dòng)力率的取值與國(guó)際鐵路聯(lián)盟和歐洲的取值相比，明顯較小，從目前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看長(zhǎng)編組列車因具有一定的安全儲(chǔ)備，并未出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)于鐵路橋梁來(lái)說(shuō)研究制動(dòng)力率的大小很有必要。重新定義制動(dòng)力的荷載模式，與之前相同，選擇活載、非線性，通過(guò)標(biāo)簽選擇左側(cè)鋼軌和橋上鋼軌，施加水平方向大小為10.5kN/m的制動(dòng)力，選中左側(cè)整條鋼軌分析其制動(dòng)應(yīng)力。在制動(dòng)應(yīng)力為10.5kN/m時(shí)剛軌制動(dòng)應(yīng)力（軸向）如圖5-4所示。圖5-4制動(dòng)力作用下鋼軌制動(dòng)應(yīng)力由圖5-4得出鋼軌制動(dòng)應(yīng)力的極值出現(xiàn)在鋼軌上的位置及大小如表5-3所示。表5-3鋼軌軸向應(yīng)力極值位置及大小鋼軌制動(dòng)應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置拉/壓應(yīng)力數(shù)值(MPa)橋梁左側(cè)固定支座處拉38.2橋梁右側(cè)活動(dòng)支座處壓46.3根據(jù)圖54所示可以看出，當(dāng)制動(dòng)力率取0.164時(shí)，鋼軌最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在橋梁左端固定支座處，大小為38.2MPa；最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在橋梁右端活動(dòng)支座處，大小為46.2MPa。圖5-5對(duì)比不同制動(dòng)力率對(duì)鋼軌制動(dòng)應(yīng)力的影響觀察圖5-5，可以發(fā)現(xiàn)，在其他條件都相同的情況下，當(dāng)制動(dòng)力率由0.25減小到0.164，制動(dòng)力由16kN/m減小到10.5kN/m時(shí)，鋼軌軸向應(yīng)力的最大拉、壓應(yīng)力出現(xiàn)的位置并沒(méi)有改變，拉應(yīng)力極值從56.1MPa減小至38.2MPa，減小了17.9MPa；壓應(yīng)力極值從65.2MPa減小到46.3MPa，減小幅度為18.9MPa。5.3本章小結(jié)本章主要介紹了修改關(guān)鍵參數(shù)對(duì)112m提籃拱橋上無(wú)縫線路的縱向力的影響，通過(guò)改變溫度荷載的加載位置和制動(dòng)力率的大小，對(duì)所建立的模型進(jìn)行分析，具體工作如下：（1）比較了相同溫度荷載加在橋梁、單側(cè)拱肋和單側(cè)吊桿上的不同，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度荷載作用在橋面上時(shí)會(huì)獲得最大的伸縮應(yīng)力，溫度荷載作用在單側(cè)拱肋和單側(cè)吊桿上時(shí)鋼軌軸向伸縮應(yīng)力值明顯減小。（2）結(jié)合我國(guó)相關(guān)鐵路規(guī)范，修改制動(dòng)力率的大小，進(jìn)而改變制動(dòng)力的大小，在不同制動(dòng)力的作用下分析鋼軌制動(dòng)應(yīng)力的變化。可以發(fā)現(xiàn)，在其他條件都相同時(shí)，制動(dòng)力率減小，鋼軌制動(dòng)應(yīng)力極值的位置、分布、變化曲線不變，但應(yīng)力值的大小明顯減小，極值也會(huì)相應(yīng)減小。

第6章軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性檢算6.1軌道強(qiáng)度的檢算6.1.1計(jì)算檢驗(yàn)參數(shù)（1）速度系數(shù)α對(duì)于新建鐵路，速度系數(shù)α的大小可以參照表6-1。表6SEQ表\*ARABIC\s11速度系數(shù)數(shù)值表牽引動(dòng)力形式速度取值電力牽引機(jī)車內(nèi)燃牽引機(jī)車運(yùn)行速度不大于160km/h0.6V/1000.4V/100運(yùn)行速度超過(guò)160km/h1.0在本文所建立的梁軌相互作用模型中，設(shè)計(jì)列車均采用內(nèi)燃機(jī)牽引，最大的運(yùn)行速度為250km/h，大于160km/h。參照上表，速度系數(shù)的取值為α=1.0。（2）橋梁荷載偏載系數(shù)β在本文中，簡(jiǎn)支梁橋和提籃拱橋的模型均建立在一條直線上。因此，橋梁的荷載偏載系數(shù)取值為β=0。（3）橫向分布系數(shù)f橫向分布系數(shù)f：根據(jù)下表6-2取值。表6-2橫向分布系數(shù)取值表線路圖直線曲線的半徑(km)≥20.8~20.60.50.40.3橫向分布系數(shù)f1.251.31.451.601.701.802.00與上述相同，本文中簡(jiǎn)支梁橋和提籃拱橋的模型均建立在一條直線上。因此，橫向分布系數(shù)f取1.25。6.1.2軌道強(qiáng)度檢算（1）軌道剛比系數(shù)k值的計(jì)算檢算剛度D=30000N/mm，軌枕間距設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)，α=625mm。式中，。（2）計(jì)算值在尋找引起最大彎矩的最不利輪位時(shí)，可分別使用一個(gè)轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)軸作為計(jì)算輪，這兩個(gè)軸軸距、輪重均相同，故1、2輪所引起的彎矩相同，只以1、2輪作為計(jì)算輪考慮最不利輪即可，表6-3取1輪作為計(jì)算輪來(lái)討論。表6-3計(jì)算計(jì)算輪參數(shù)轉(zhuǎn)向架輪位121P（N）11280011280095541.6x(mm)02500kx02.214μ1-0.153Pμ112800-17258.4（3）計(jì)算鋼軌靜彎矩（4）計(jì)算鋼軌動(dòng)彎矩（5）在直線地段，鋼軌截面動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)力σ頭d和σ根據(jù)公式σd=MdW，不計(jì)鋼軌豎直方向產(chǎn)生的磨耗，60軌的軌頭截面系數(shù)；軌底（6）計(jì)算最大伸縮應(yīng)力σ參考湖南省長(zhǎng)沙市的軌道溫度，來(lái)檢驗(yàn)本模型中的容許伸縮應(yīng)力。本地的鎖定軌道溫度：T設(shè)計(jì)鎖定軌溫的溫度上限：T設(shè)計(jì)鎖定軌溫的溫度下限：T溫度降低的最大幅度：?鋼軌最大伸縮應(yīng)力：σ（7）計(jì)算軌道的最大附加應(yīng)力σσ（8）檢算鋼軌強(qiáng)度 參照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范，本文使用的60軌的屈服強(qiáng)度大小為457MPa，軌道安全系數(shù)K取1.3。 總而言之，鋼軌底部的基本應(yīng)力小于允許應(yīng)力，并且鋼軌的強(qiáng)度均符合檢算要求。6.2軌道的穩(wěn)定性檢算本小節(jié)所使用的計(jì)算資料如下表5-4所示。表5-4計(jì)算資料鋼軌類型軌枕類型軌枕布置曲線半徑Q值軌道彎曲變形矢度60kg/mⅢ型軌枕1667根/mR=∞115N/cmf=2mm計(jì)算軌道原始的彎曲參數(shù) 基于對(duì)無(wú)縫軌道的現(xiàn)場(chǎng)觀察和統(tǒng)計(jì)分析，可取軌道的原始彎曲參數(shù)為：ff其中，原始的塑性彎曲矢度占原始的彎曲矢度的83％。鋼軌的原始塑性彎曲曲率的計(jì)算如下：1（2）計(jì)算軌道的換算曲率半徑1 鋼軌的原始彈性彎曲曲率的計(jì)算如下：t=（3）參數(shù)ω的計(jì)算ω=βEJ 在公式中：β——軌道框架剛度的轉(zhuǎn)換因子，β=1； E——軌道的彈性模量，E=2.1×10 J——兩條鋼軌截面對(duì)豎直軸上的慣性矩，60kg/m鋼，J=2×524×10（4）參數(shù)l2l（5）參數(shù)f0e的f（6）參數(shù)Pw的P（7）計(jì)算容許溫度壓力P（8）計(jì)算容許溫升D由5.1節(jié)可知，設(shè)計(jì)鎖定軌溫的鎖定下限Td=21.15℃，最大溫降幅度?Tumax綜上所述，軌道穩(wěn)定性的檢算是合格的。6.3本章小結(jié)(1)在計(jì)算鋼軌的強(qiáng)度時(shí)，鋼軌被視為連續(xù)彈性支承上等截面的無(wú)限梁，我們將看到鋼軌基礎(chǔ)的豎向位移與反作用力呈線性關(guān)系。計(jì)算得到軌底基本應(yīng)力為298.52MPa，小于規(guī)范規(guī)定的允許應(yīng)力352MPa，說(shuō)明鋼軌強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。(2)當(dāng)周圍環(huán)境溫度升高，無(wú)縫軌道可能會(huì)在側(cè)向移動(dòng)。隨著溫度的升高，鐵軌也會(huì)出現(xiàn)不良狀況，例如鐵軌膨脹和軌道偏移等。為了確保列車安全和乘客舒適，必須檢查軌道的穩(wěn)定性。檢查軌道的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)確保鋼軌的最大溫升小于允許的溫升。根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算，鋼軌允許溫升為85.338℃，大于最大降溫39.45℃，因此，軌道的穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)要求。

第7章結(jié)語(yǔ)7.1本文結(jié)論（1）本文利用SAP2000結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件，分別先后建立了32m簡(jiǎn)支梁橋的橋梁與軌道的相互作用模型和112m提籃拱橋橋梁與軌道的相互作用模型。由于在簡(jiǎn)支梁橋上建立和分析了橋梁的有限元模型，因此初步掌握了建模方法和分析步驟，為后續(xù)建立112m大跨度提籃拱橋模型奠定了基礎(chǔ)，并為其縱向力分析結(jié)果提供了一個(gè)對(duì)照組。在構(gòu)件模型的過(guò)程中，我簡(jiǎn)化了一些計(jì)算，例如使用等于梁高的剛性臂來(lái)模擬橋梁的高度，使用線性彈簧來(lái)模擬鋼軌扣件的垂直剛度，使用非線性桿件單元模擬線路的縱向阻力，使用多段線來(lái)模擬拱肋的弧線。然后，通過(guò)將模型中的溫度荷載、垂直活荷載和水平制動(dòng)力應(yīng)用于模型，分析了簡(jiǎn)支梁橋和提籃拱橋梁軌之間的相互作用的縱向力規(guī)律。（2）通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的橋梁-軌道相互作用模型的分析，可以看出，在升溫荷載、垂直活荷載和水平制動(dòng)力的作用下，伸縮應(yīng)力、撓曲應(yīng)力和制動(dòng)應(yīng)力均受到影響，鋼軌內(nèi)部的這些力全部在簡(jiǎn)支梁橋的兩端支座處達(dá)到最大值，最大拉伸應(yīng)力出現(xiàn)在左端的固定支座處，最大壓縮應(yīng)力出現(xiàn)在右端的活動(dòng)支座處。在升溫荷載和垂直活荷載的作用下，當(dāng)路基段的長(zhǎng)度超過(guò)30米時(shí)，鋼軌的內(nèi)部軸向應(yīng)力將逐漸不產(chǎn)生變化。在列車的水平制動(dòng)力的作用下，在梁與鋼軌相互作用的影響下，梁體會(huì)發(fā)生一定程度的變形，這種變形會(huì)引起梁橋的活動(dòng)支座水平移動(dòng)；簡(jiǎn)支梁橋的活動(dòng)支座右側(cè)路基上的軌道的軸向應(yīng)力（其長(zhǎng)度與簡(jiǎn)支梁的跨度相似）表現(xiàn)為拉應(yīng)力，而左側(cè)固定支座左端的應(yīng)力也為拉應(yīng)力，但該值小于前者。（3）通過(guò)建立和分析提籃拱橋的橋梁-軌道相互作用模型，可以發(fā)現(xiàn)以下結(jié)論：當(dāng)未設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)受溫度荷載、豎向活載或者是水平方向制動(dòng)力作用時(shí)，鋼軌軸向應(yīng)力的極值均出現(xiàn)在在拱橋的左端固定支座附近、右端活動(dòng)支座處或者拱橋跨度中間的位置附近，其中應(yīng)力的最大值均在拱橋右端的活動(dòng)支座處表現(xiàn)。當(dāng)在鋼軌的軸向應(yīng)力出現(xiàn)最大值的軌道坐標(biāo)處，即在右端活動(dòng)支座處設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器后，鋼軌的軸向應(yīng)力最大值顯著降低，且最值位置也出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)在橋梁左端固定支座附近，這充分說(shuō)明安裝鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器是有效降低鋼軌軸向應(yīng)力的方法。通過(guò)比較第2章和第4章中縱向力的計(jì)算結(jié)果，可以看出，當(dāng)力的作用方式與幅度相同時(shí)，即當(dāng)所有結(jié)構(gòu)都承受相同的載荷時(shí)，在溫度作用下，提籃拱橋的鋼軌軸向應(yīng)力比簡(jiǎn)支梁橋大；提籃拱橋的鋼軌在垂直活荷載和水平制動(dòng)力作用下的軸向應(yīng)力小于簡(jiǎn)支梁橋的軸向應(yīng)力。通過(guò)分析原因，可以推斷出前者可能是由于提籃拱橋的溫度跨度（112m）比簡(jiǎn)支梁的溫度跨度（32m）長(zhǎng)導(dǎo)致的，提籃拱橋的軌道應(yīng)力大于簡(jiǎn)支梁的應(yīng)力；后者可能是由于提籃拱橋比簡(jiǎn)支梁橋的垂直剛度更大，因此在相同載荷下，提籃拱