斜拉橋無縫線路簡介

關(guān)于橋上無縫線路縱向力的分布規(guī)律，國內(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，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)生相對位移，采用大型通用有限元軟件Ansys將橋梁簡化為梁單元，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，對斜拉橋上無縫線路縱向力傳遞規(guī)律進行分析，計算縱向力對斜拉索和塔墩影響，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)計參數(shù)對縱向力和墩頂水平力影響 。

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

無縫線路（continuous welded rail）是把標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌焊連而成的長鋼軌線路，又稱焊接長鋼軌線路。因為長軌條沒有軌縫而得名。

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

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)豎曲線來建立主梁的計算軸線。

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有任何聯(lián)系）。顯然，對于這三者不同體系，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)可布置一個或多個輔助墩。但從受力上來說，輔助墩受力較為復(fù)雜，特別是在活載作用下，輔助墩可能會承受較大的豎向上拔力（設(shè)計中可通過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、或者有一個較小的受拉一間隙的支座來模擬。

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口截面。

在進行靜力計算時，混凝土截面均可采用普通梁單元來進行模擬，結(jié)果足夠精確；對于鋼箱梁截面的空間效應(yīng)，最好是采用帶第7個畸變自由度的空間梁單元來進行分析。

在進行動力分析（抗風(fēng)、抗震）時，主梁的模擬方法對結(jié)構(gòu)動力特性的影響非常大。

主梁單元和節(jié)點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、不同材料相接處、施工縫等這些位置都需要劃分節(jié)點。

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)。對于混凝土索塔或者鋼塔，在整體計算時可采用梁單元進行模擬，對于鋼一混組合索塔，若在兩個結(jié)點之間同時有兩種材料，則可通過同時建立鋼單元和混凝土單元來模擬。在索塔錨固區(qū)，單元長度拉索間距的1～3倍控制。

6、拉索

拉索的模擬分為兩類：對于近千米或者超千米的斜拉橋，長拉索具有明顯的非線性效應(yīng)，可采用計人大變形的索單元或者懸鏈線單元來模擬；對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一般不與主梁、索塔截面的中性軸位置相重合，之間都會有一段距離，此時需在拉索錨固點和主梁、索塔節(jié)點之間設(shè)置剛臂相連，以保證內(nèi)力的傳遞符號真實狀況。

但并不是所有的拉索錨固都需要設(shè)置剛臂，如長沙市的洪山橋?qū)儆跓o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號塊、承臺等受力集中的局部區(qū)域，需要采用實體單元模擬，以掌握復(fù)雜受力體內(nèi)部的各種局部內(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，斜拉索的應(yīng)力水平較高，此時拉索彈性模量折減將很小。二是考慮非線性的累加模型，對于索單元按懸索單元進行大變形分析，適用于千米級的斜拉橋。

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)點上，通過荷載的激活與鈍化來模擬掛籃的前進。對于塔梁非固結(jié)的結(jié)構(gòu)體系通過修改不同階段的邊界條件來模擬結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換。

無縫線路是把鋼軌焊接起來的線路。國外對這類線路的命名不盡相同，一般有以下幾種叫法：無接縫線路、長鋼軌線路、連續(xù)焊接長鋼軌線路等。我國鐵路鋪設(shè)初期叫無接縫線路，以后略去“接”字，稱無縫線路至今。

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