有砟轨道基础桥上无缝线路计算软件开发及应用

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1、铁道-建筑2010年第8期RailwayEngineeringll5文章编号：1003—1995(2010)08-0115—03有砟轨道基础桥上无缝线路计算软件开发及应用魏贤奎，陈小平，王平(西南交通大学土木工程学院，成都610031)摘要：运用梁轨相互作用基本原理，在考虑钢轨、桥梁和墩台相互作用的基础上，建立了桥上无缝线路的线桥墩空间一体化计算模型，用于对桥上无缝线路伸缩附加力、挠曲力、制动附加力、断轨力、梁轨相对位移及墩台纵向受力和变形的计算分析。为计算方便，以有限元软件ANSYS为计算平台，利用ANSYS参数化设计

2、语言进行二次开发，编制了有砟轨道基础桥上无缝线路通用计算软件，可用于各种桥上无缝线路的设计计算。关键词：桥上无缝线路有砟轨道有限元BCWR软件中图分类号：U213．9文献标识码：A随着跨区间无缝线路的铺设，将会对既有线换铺输入截面计算参数，对于连续梁，边跨输入跨中截面计无缝线路和新建高标准无缝线路，这都将带来大量的算参数，非边跨输入1／4跨截面计算参数。轨道结构和桥梁结构的强度和稳定性的检算。以往国5)考虑桥梁墩台固定支座刚度对桥梁和轨道大内对于桥上无缝线路采用自编算法建立计算模型进行系统纵向力的影响，墩台纵向刚度为线性

3、刚度。计算，但计算速度慢，效率低，一般的桥要计算十几个6)多股道钢轨纵向受力相互影响，一股道钢轨纵小时，甚至几天，已经不能满足大量设计的要求。而采向力通过梁体传递，作用于其他股道上。用基于有限元分析方法编制的桥上无缝线路通用计算1．2模型示意图软件进行求解只要几分钟，大大提高了计算速度，加快以大型有限元软件ANSYS为计算平台，利用其自了设计工作效率。有的参数化设计语言进行二次开发，编制有砟轨道基础桥上无缝线路计算软件(以下简称BCWR软件)，实现1桥上无缝线路计算原理了各种桥跨布置情况下桥上无缝线路伸缩附加力、挠曲1．

4、1计算模型力、制动附加力、断轨力及梁轨相对位移计算分析。以采用有限元分析的方法，以轨枕支撑点划分钢轨双线中间1跨连续梁两边各1跨简支梁为例，输入控制与桥梁单元，将节点位移及节点纵向力视为变量。计参数后，建立线、桥及墩一体化计算模型如图1所示。算模型假定：1．3模型求解方法1)一股道的两股钢轨视为一根钢轨，钢轨视为纵计算模型建立后，就可用有限元软件ANSYS计算向支承于弹性地基上的有限长梁，能够承受拉、压作求解。有限元法是把一个系统简化为由单元、节点互用，其拉、压刚度相等，且为常量。相连接组成一个单元集合体以代替原来的系统

5、，在节2)钢轨和桥梁产生纵向相对位移，二者通过线路点处用等效节点力代替实际作用在单元上的外力，然纵向阻力相互作用，线路纵向阻力大小与二者问的相后对每个单元进行分析，用位移函数来描述其位移分对位移为非线性关系，一般为扣件阻力和道床阻力中量分布规律，按照弹性理论中虚功原理建立单元节点的较小值。力和位移之间关系，最后用最小势能平衡原理建立一3)钢轨节点两端纵向力与线路纵向阻力相平衡，组以节点位移为未知函数的方程，解方程即可求出各钢轨两相邻节点位移差与该钢轨单元释放的纵向力成个节点位移，再由几何方程或者物理方程求出各单元正比。应

6、变和应力。4)桥梁参数输入采用简化算法，普通简支梁直接2BCWR软件开发过程收稿日期：2OLO-02一lO；修回日期：201o-05-252．1ANSYS参数化设计语言作者简介：魏贤奎(1986一)，男，江苏邳州市人，硕士研究生。ANSYS参数化设计语言(以下简称APDL)是一门ll6铁道建筑线路纵向阻力钢轨一=醍她黻至／础可用来自动完成有限元常规分析操作或通过参数化变动力；可以计算桥上无缝线路梁轨相互作用下长轨条量方式建立分析模型的脚本语言。APDL由类似纵向位移、断轨力及断缝值；可以计算桥上无缝线路梁FORTRAN7

7、7的程序设计语言部分和1000多条上翼缘纵向位移、梁轨纵向相对位移；可以计算桥上无ANSYS命令组成。APDL是采用FORTRAN程序语法缝线路梁轨相互作用下墩台纵向力。的方式进行编程，提供一般程序语言功能，如参数、宏、BCWR软件还带有TS—X．exe可执行文件，可以对变量、向量及矩阵的一般运算。利用APDL与宏技术无缝线路锁定轨温设计及轨道部件强度检算。对线路组织管理ANSYS的有限元分析命令，就可以实现参数检算时，只需在指定数据输入文件ts．in中输入相关参化建模、网格划分与控制、材料定义、荷载和边界条件数，再运行

8、TS—x．exe可执行文件，可得到数据文件ts．定义、分析控制和求解以及后处理结果显示。从而实dat，查看ts．dat文件即可知线路检算结果。现参数化有限元分析的全过程，极大地提高了分析效2．4BCWR软件使用流程率。BCWR软件运用APDL编写计算程序，并将程序BCWR软件使用简单方便，速度快、精度高。使用保存为宏