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《城轨U梁与箱梁桥上无缝线路受力及桥梁固有振动特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第30卷第1期兰州交通大学学报Vol.30No.12011年2月JournalofLanzhouJiaotongUniversityFeb.2011文章编号:10014373(2011)01005405城轨U梁与箱梁桥上无缝线路受力及桥梁固有振动特性分析*121闫子权,任兵杰,梁青槐(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;2.北京城建设计研究总院,北京100037)摘要:针对城市轨道交通中新型U梁及传统型式箱梁两种不同型式桥梁,分别从线路纵向阻力及桥墩水平刚度等方面,对桥上无缝线路钢轨受力、桥墩受力、桥梁挠度及两种桥梁固有振动特性等方面进行
2、对比研究.研究结果表明:与箱形梁相比,U型梁的钢轨挠曲力较小,而桥墩受力较大.U型梁固有振动频率比箱型梁小,且U型梁的2阶横向振动出现较早.该结果为城市轨道交通设计提供理论参考依据.关键词:城市轨道;U型梁;箱型梁;无缝线路;固有振动特性中图分类号:U213.9文献标志码:A轨产生位移,因扣件扣压力的作用,梁轨间相对位移0引言受到约束,因此,梁轨间产生大小相等、方向相反的U型梁桥因其具有建筑高度低、隔音效果好、纵向力,致使钢轨产生受力和变形.这样桥梁与钢轨断面空间利用率高、行车安全及外形美观、视觉效果组合成一个相互作用、相互约束的力学平衡体系.任好等优点,越来越成
3、为城市轨道交通高架结构的首取一微段dx长的钢轨为自由体来分析其平衡条件,[1]选桥型.箱梁建筑高度适中,适用性强,可用于标如图1所示.准区间以及变宽、出岔等区段.由于其整体性能好,尤其适宜用于斜桥和曲线梁桥.箱梁桥外观线型流畅、美观,设计、施工经验成熟,在城市轨道高架结构[2]桥型选择中较为普遍.图1钢轨受力示意图本文针对U梁和箱梁两种不同型式桥梁,建立Fig.1Theforceonrail了轨道桥梁一体化力学有限元元模型,并借用An-梁轨相对位移微分方程为sys有限元软件计算分析了两种型式桥梁无缝线路22z12=p(z)-2(1)钢轨所受纵向力、桥墩受力、桥梁挠
4、度及其固有振动xEFx特性等内容,从而得出了两种型式桥梁的不同受力这里设梁的位移为,梁、轨相对位移为z,以及其振动特性规律,为以后城市轨道交通高架结构p(z)表示梁、轨间的纵向约束阻力,为作用于钢轨的桥型设计提供理论参考依据.[3]和梁上的纵向荷载.1模型建立及参数选取北京、上海、天津、南京、广州等城市,地铁线路中均有高架区间.在建及已建的轨道交通高架桥标1.1轨道桥梁一体化模型建立准跨径基本为25~35m,结构体系以简支梁居多,轨道桥梁一体化模型的计算,运用了梁轨相互且在上海地铁8号线首次使用的U梁标准跨径为30作用原理,该基本原理为:由于列车荷载作用,使桥[
5、4]m,故本文选用30m简支梁作为研究对象.根据梁产生挠曲;由于温度作用,使桥梁产生伸缩以及更梁、轨相互作用原理,建立轨道桥梁相互作用理论换支座顶起时,桥梁产生位移等.桥梁都将相对于钢分析模型如图2所示.*收稿日期:20100906作者简介:闫子权(1985),男,河北宁晋人,博士生.第1期闫子权等:城轨U梁与箱梁桥上无缝线路受力及桥梁固有振动特性分析55桥梁支座:支座纵向线刚度取为:400kN/cm;支座竖向线刚度取为:1000kN/mm.建立轨道桥梁一体化有限元模型如图4所示.图2轨道桥梁相互作用的理论分析模型Fig.2Thetheoryanalysism
6、odeloftrackbridgeinteraction将钢轨视为连续弹性点支撑上的BernoulliEuler梁,以Beam188三维梁单元来模拟;线路纵向约束考虑成非线性弹簧阻尼单元(Combin39);线路竖向约束、桥墩竖向及桥墩纵向约束均考虑成线图4轨道桥梁一体化有限元分析模型性弹簧阻尼单元(Combin14);混凝土桥梁以实体Fig.4TheFEMmodeloftrackbridgeintegration单元(Solid45)进行处理,选择使用正六面体网格并2桥上无缝线路纵向力分析使用Ansys中的映射功能对实体进行单元划分.此外,桥梁两端的路基上
7、分别建立30m的轨道结构,2.1伸缩附加力以满足边界条件的处理.伸缩力是因温度变化,桥梁与长钢轨纵向相对位[5]1.2计算参数选取移而产生的纵向力.根据伸缩力的产生机理及影响[6]60kg/m钢轨:横截面面积77.4510-4m2,竖因素可知,桥梁截面不是钢轨伸缩附加力的影响因向惯性矩3.21710-5m4,水平惯性矩5.2410-6素,在其他条件相同仅桥梁截面不同的情况下,产生m4,泊松比:0.3,弹性模量E=2.061011N/m2,的钢轨伸缩附加力相同.按照GB501572003地
