现代有轨电车支承层弹性模量取值分析.pdf

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1、第4期(总第174期)中国放zNo．4(SeriaINo．174)2014年8月CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug．2014DOI：10．3969／j．issn．1004-4655．2014．04．024现代有轨电车支承层弹性模量取值分析秦晓光(上海市城市建设设计研究总院，上海200125)摘要：根据有轨电车及整体道床特点，对有轨电车支承层弹性模量的取值进行研究，分析在列车荷载作用下支承层及轨道板的受力情况，采用弹性模量折减的方式考虑支承层开裂后对应力重分布的影响。以某有轨电车工程为例，建立弹性地基上的叠合梁

2、模型及3D实体有限元模型，对支承层与整体道床的应力状态进行计算，提出随着支承层模量的变化，轨道板及支承层内应力重分布的规律，并给出支承层弹性模量的建议值。关键词：有轨电车：整体道床；叠合梁；有限元中图分类号：U482．1文献标志码：A文章编号：1004—4655(2014)04—0072—031工程概况叠合梁模型及弹性地基梁一体有限元模型对有轨目前在苏州高新区、珠海市香洲区、淮安市等电车荷载作用下轨道板结构的内力进行计算。通地区已展开现代有轨电车的建设工作。国内尚缺少过对支承层内力与混凝土材料疲劳抗拉强度的对有轨电车相关设计规范，

3、对有轨电车的大面积推广比分析，考虑支承层开裂后造成弹性模量的折减，产生一定制约。现代有轨电车大多采用钢轮钢轨、计算模量变化后轨道结构内力的重分布，提出开整体道床形式。以某现代有轨电车工程为例，整体裂后支承层弹性模量的建议值以及轨道板与支承道床由25em钢筋混凝土轨道板及20em素混凝土层内力的大小。支承层组成，其下为基床(见图1)。2轨枕压力计算轨道是直接承受列车荷载的结构物，采用弹性地基上的无线长梁模型计算钢轨支点的枕上压力。根据我国铁路工程无砟轨道相关经验，通过对测试图1现代有轨电车整体道床剖面图数据的分析，国内学者建议，在速

4、度≥200km／h线路上，客运专线动力系数为2、客货共线动力系数由于支承层一般不采用钢筋混凝土结构，容为3l4]。由于有轨电车无相关数据或设计标准，本文易产生裂缝，一旦开裂形成通缝，引起轨道板与中动力系数取值为2。弹性基础梁计算模型示意图支承层应力的重分布，使轨道板弯矩变大。德国见图2Rheda2000整体道床支承层在设计中取l0GPa和P5GPa，分别代表支承层开裂前后的弹性模量ll】。l+国内一些学者对整体道床的研究主要集中在客运专线或高速铁路领域[2-31~有轨电车与客运专线或高速铁路相比车辆荷载小，行驶速度低，支承层开裂图

5、2弹性基础梁计算模型后的弹性模量取值及其对轨道板、支承层的内力影以某有轨电车工程为例，车辆及轨道参数见响有其研究的必要性。表l。有轨电车车辆模型见图3。本文结合有轨电车特点，分别采用弹性地基表1列车及轨道计算参数表I设计轴距定矩轴重／扣件刚钢轨弹模钢轨惯性扣件间收稿日期：2014—02—24l时速／霞Di作者简介：秦晓光(1986-)，男，助理工程师，硕士，主要lkm．h，m／mkNN·mm一MPa矩J／m距a／m从事地下结构设计工作。f701．7l1．11254020．58×l03．21X1050．672中圄盛工柱秦晓光：现代有

6、轨电车支承层弹性模量取值分析2014年第4期一重要西委殛垂疆趸睡《图3有轨电车车辆模型《根据TB10082-2005《铁路轨道设计规范》图5简化整体梁应力分布示意图中的弹性地基梁计算方法，一个轴的荷载沿轨道纵向影响7根轨枕，宽度约为4_3m，一个转向架的影响宽度约为5．4m，由于车辆定距11．1m，超出轮载影响范围，因此不考虑相邻转向架的作用。一个转向架轮对荷载作用下枕上压力见图4。宴图4列车荷载作用下轨道板顶面荷载分布(kN)3轨道结构内力计算支承层弹性模量／MPa有轨电车轨道板与支承层共同构成双层形式的图6支承层弹性模置与轨道

7、板及支承层拉应力关系图轨下基础，基床可视为弹性地基。以某有轨电车工从图6可看出，随着支承层弹性模量的折减，程为例，整体道床计算参数按表2取值。支承层底拉应力逐渐减小，轨道板底拉应力逐渐增表2计算参数表大。当支承层模量折减至6．2GPa时，层底拉应力组成材料弹性模量E／MPa高度h／mm宽度b／m小于C20混凝土的疲劳抗拉强度0．66MPa，此时轨道板C40钢筋混凝土3．25×1042502．6轨道板底拉应力约为1．1MPa。支承层C20素混凝土2．55×102003-23．2梁一体有限元模型基床90在有限元模型中钢轨采用梁单元，扣

8、件采用线3．1弹性地基叠合梁理论性点支撑弹簧单元模拟。轨道板、支承层采用线由于路基上轨道结构长宽比很大，可将其简化弹性的8节点六面体实体单元进行模拟，轨道板与为弹性地基上的无限长梁。轨道板及支承层可根据支承层之间采用共节点单元。支承层底弹性地基采刚