斜拉橋無(wú)縫線路

關(guān)于橋上無(wú)縫線路縱向力的分布規(guī)律，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了較為廣泛的研究，斜拉橋本身具有豎向剛度較小，縱向約束較少的特點(diǎn)，加之斜拉橋結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，構(gòu)件繁多，既有研究較少。

本課題在既有研究成果的基礎(chǔ)上，假設(shè)軌道橫向和豎向與橋梁不發(fā)生相對(duì)位移，采用大型通用有限元軟件Ansys將橋梁簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧?，用豎向剛臂模擬梁高，用非線性彈簧模擬梁軌之間縱向連接剛度。

建立塔-索-軌-梁-墩-樁的斜拉橋整體空間有限元模型，對(duì)斜拉橋上無(wú)縫線路縱向力傳遞規(guī)律進(jìn)行分析，計(jì)算縱向力對(duì)斜拉索和塔墩影響，探討橋梁截面形式、線路縱向阻力模型、斜拉橋約束方式、主梁和拉索溫度變化、風(fēng)壓以及鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)置位置等設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)縱向力和墩頂水平力影響 。

考慮在斜拉橋兩側(cè)建立1～10跨簡(jiǎn)支梁，分析相鄰橋梁跨數(shù)、支座布置形式對(duì)斜拉橋上無(wú)縫線路的影響 。2100433B

無(wú)縫線路（continuous welded rail）是把標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼軌焊連而成的長(zhǎng)鋼軌線路，又稱焊接長(zhǎng)鋼軌線路。因?yàn)殚L(zhǎng)軌條沒(méi)有軌縫而得名。

無(wú)縫線路類型 無(wú)縫線路分溫度應(yīng)力式及放散溫度應(yīng)力式兩種。目前世界各國(guó)絕大多數(shù)均采用溫度應(yīng)力式無(wú)縫線路。

斜拉橋結(jié)構(gòu)在力學(xué)上屬高次超靜定結(jié)構(gòu)，是所有橋型中受力最為復(fù)雜的一種結(jié)構(gòu)。由于斜拉索索力的不同和施工方法的不同，其最終的成橋受力狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)明顯不同。因此，在斜拉橋結(jié)構(gòu)的受力分析中，首要任務(wù)即是確定合理的成橋狀態(tài)合理，以使得成橋結(jié)構(gòu)受力均勻，進(jìn)而確定合理的施工狀態(tài)。

1、整體建模

從圖可以看出，斜拉橋豎曲線對(duì)主梁的受力影響很大，因此，在斜拉橋的建模中必須根據(jù)豎曲線來(lái)建立主梁的計(jì)算軸線。

2、結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)塔、梁、墩三者之間的關(guān)系，斜拉橋主要分為固結(jié)體系（塔梁墩三者完全固結(jié)）、半漂浮體系（主梁支承于墩頂橫梁上的支座、塔墩固結(jié)）、漂浮體系（塔墩固結(jié)、主梁與塔墩在相接處沒(méi)有任何聯(lián)系）。顯然，對(duì)于這三者不同體系，塔、梁、墩之間的連接關(guān)系須采用不同的方法來(lái)模擬。

3、輔助墩

斜拉橋一般以雙塔三跨、單塔雙跨的結(jié)構(gòu)布置為主，為了提高主跨的剛度、減小活載作用的變形，邊跨內(nèi)可布置一個(gè)或多個(gè)輔助墩。但從受力上來(lái)說(shuō)，輔助墩受力較為復(fù)雜，特別是在活載作用下，輔助墩可能會(huì)承受較大的豎向上拔力（設(shè)計(jì)中可通過(guò)壓重的方式盡可能避免），但不能承擔(dān)水平力，這樣在結(jié)構(gòu)設(shè)置上需要設(shè)置拉力支座。模擬時(shí)必須將輔助墩支座按照單向受壓、或者單向受拉、或者有一個(gè)較小的受拉一間隙的支座來(lái)模擬。

4、主梁

斜拉橋的主梁結(jié)構(gòu)主要是采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或者鋼混組合結(jié)構(gòu)，在截面形式上又可分為閉口截面和開(kāi)口截面。

在進(jìn)行靜力計(jì)算時(shí)，混凝土截面均可采用普通梁?jiǎn)卧獊?lái)進(jìn)行模擬，結(jié)果足夠精確；對(duì)于鋼箱梁截面的空間效應(yīng)，最好是采用帶第7個(gè)畸變自由度的空間梁?jiǎn)卧獊?lái)進(jìn)行分析。

在進(jìn)行動(dòng)力分析（抗風(fēng)、抗震）時(shí)，主梁的模擬方法對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響非常大。

主梁?jiǎn)卧凸?jié)點(diǎn)的劃分方式主要跟主梁的施工方法有關(guān)，在橫梁相接處、典型截面位置、拉索錨固點(diǎn)、不同材料相接處、施工縫等這些位置都需要?jiǎng)澐止?jié)點(diǎn)。

5、索塔

橋塔可采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。對(duì)于混凝土索塔或者鋼塔，在整體計(jì)算時(shí)可采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，對(duì)于鋼一混組合索塔，若在兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間同時(shí)有兩種材料，則可通過(guò)同時(shí)建立鋼單元和混凝土單元來(lái)模擬。在索塔錨固區(qū)，單元長(zhǎng)度拉索間距的1～3倍控制。

6、拉索

拉索的模擬分為兩類：對(duì)于近千米或者超千米的斜拉橋，長(zhǎng)拉索具有明顯的非線性效應(yīng)，可采用計(jì)人大變形的索單元或者懸鏈線單元來(lái)模擬；對(duì)于中小跨徑斜拉橋結(jié)構(gòu)，其斜拉索的模擬可采用Ernst公式修正的等效桁架單元）只受拉），結(jié)果足夠準(zhǔn)確。

7、索梁錨固、索塔錨固

拉索在梁和塔上的錨固點(diǎn)一般不與主梁、索塔截面的中性軸位置相重合，之間都會(huì)有一段距離，此時(shí)需在拉索錨固點(diǎn)和主梁、索塔節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置剛臂相連，以保證內(nèi)力的傳遞符號(hào)真實(shí)狀況。

但并不是所有的拉索錨固都需要設(shè)置剛臂，如長(zhǎng)沙市的洪山橋?qū)儆跓o(wú)背索斜塔斜拉橋，它的拉索錨固在塔的中和軸上。

8、復(fù)雜受力區(qū)域

除了整體受力之外，在一些特殊區(qū)域，如索塔錨固區(qū)、索梁錨固區(qū)、主梁0號(hào)塊、承臺(tái)等受力集中的局部區(qū)域，需要采用實(shí)體單元模擬，以掌握復(fù)雜受力體內(nèi)部的各種局部?jī)?nèi)力狀況。

9、施工模擬

斜拉橋施工階段分析的類型主要有兩類。一是考慮時(shí)間依存性的累加模型，這屬于小變形分析，適用于大部分中小跨徑的斜拉橋。在施工階段，拉索的應(yīng)力水平較低，此時(shí)拉索彈性模量必須考慮它的垂度效應(yīng)；當(dāng)結(jié)構(gòu)處在成橋狀態(tài)時(shí)，斜拉索的應(yīng)力水平較高，此時(shí)拉索彈性模量折減將很小。二是考慮非線性的累加模型，對(duì)于索單元按懸索單元進(jìn)行大變形分析，適用于千米級(jí)的斜拉橋。

斜拉橋一般采用懸臂施工，包括懸臂拼裝和懸臂澆筑法。掛籃與混凝土濕重作為施工荷載加在節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)荷載的激活與鈍化來(lái)模擬掛籃的前進(jìn)。對(duì)于塔梁非固結(jié)的結(jié)構(gòu)體系通過(guò)修改不同階段的邊界條件來(lái)模擬結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。

無(wú)縫線路是把鋼軌焊接起來(lái)的線路。國(guó)外對(duì)這類線路的命名不盡相同，一般有以下幾種叫法：無(wú)接縫線路、長(zhǎng)鋼軌線路、連續(xù)焊接長(zhǎng)鋼軌線路等。我國(guó)鐵路鋪設(shè)初期叫無(wú)接縫線路，以后略去“接”字，稱無(wú)縫線路至今。

作為一種新型軌道結(jié)構(gòu)，無(wú)縫線路以其高速行車(chē)、運(yùn)行平穩(wěn)和便于養(yǎng)護(hù)維修的顯著優(yōu)越性，正日益取代普通線路。越來(lái)越多的工區(qū)，也正在或即將面臨怎樣養(yǎng)護(hù)維修好無(wú)縫線路的新課題。而要讓無(wú)縫線路的養(yǎng)護(hù)維修達(dá)到《鐵路線路維修規(guī)則》的標(biāo)準(zhǔn)要求，保證行車(chē)安全，就必須了解無(wú)縫線路的基本原理，以將按章程操作化為自覺(jué)的行動(dòng)，同時(shí)有意識(shí)地把普通線路和無(wú)縫線路的養(yǎng)護(hù)維修方法區(qū)別開(kāi)來(lái) 。