• ISSN 0258-2724
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温度作用下纵连式无砟轨道垂向稳定性研究

刘笑凯 刘学毅 肖杰灵 邸银桥 杨荣山

刘笑凯, 刘学毅, 肖杰灵, 邸银桥, 杨荣山. 温度作用下纵连式无砟轨道垂向稳定性研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 921-927, 944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.007
引用本文: 刘笑凯, 刘学毅, 肖杰灵, 邸银桥, 杨荣山. 温度作用下纵连式无砟轨道垂向稳定性研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 921-927, 944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.007
LIU Xiaokai, LIU Xueyi, XIAO Jieling, DI Yinqiao, YANG Rongshan. Vertical Stability of Longitudinal Continuous Ballastless Track Under Temperature Variation[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 921-927, 944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.007
Citation: LIU Xiaokai, LIU Xueyi, XIAO Jieling, DI Yinqiao, YANG Rongshan. Vertical Stability of Longitudinal Continuous Ballastless Track Under Temperature Variation[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 921-927, 944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.007

温度作用下纵连式无砟轨道垂向稳定性研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.007
详细信息
    作者简介:

    刘笑凯(1990—),男,博士研究生,研究方向为轨道结构与轨道力学,E-mail: jlallk@163.com

    通讯作者:

    肖杰灵(1978—),男,讲师,博士,研究方向为高速、重载轨道结构及轨道动力学,E-mail: xjling@swjtu.cn

  • 中图分类号: U213.213

Vertical Stability of Longitudinal Continuous Ballastless Track Under Temperature Variation

  • 摘要: 为研究纵连式无砟轨道垂向失稳的形态和过程,基于欧拉梁挠曲微分方程推导了温度作用下轨道板上拱波形曲线,得到了上拱矢度与波长的关系;并利用势能驻值原理分析了存在初始上拱时轨道板垂向失稳的平衡路径. 研究表明:与假设变形法相比,解微分方程法精度更高,误差可降低近30%;轨道板的失稳过程包括持稳、胀板和失稳3个阶段,且初始上拱矢度越大,轨道板的持稳极限和胀板极限越小;分析了温度力释放对轨道板上拱平衡路径的影响,表明轨道板失稳的平衡路径会出现强化阶段,且摩擦因数越大,强化阶段出现越早,但变形较小时,温度力释放对轨道板板上拱的影响极小;初始上拱矢度越大,轨道板允许上拱越大,初始上拱小于50 mm时,轨道板难以发生垂向的失稳.

     

  • 图 1  弹性基础上轨道板的上拱模态

    Figure 1.  Upper arch modality of slab based on elasticity

    图 2  力学模型

    Figure 2.  Mechanical model

    图 3  不平衡力系数随k的变化

    Figure 3.  Imbalance force coefficient changes with k

    图 4  上拱矢度与等效温升的关系

    Figure 4.  Relationship between upper arch and equivalent temperature rise

    图 5  轨道板上拱前后的线型

    Figure 5.  Form of slab before and after arch course

    图 6  板的平衡路径

    Figure 6.  Balance path of slab

    图 7  持稳极限与胀板极限的变化

    Figure 7.  Variation of stability limit and expansion limit

    图 8  轨道板纵向压力分布

    Figure 8.  Longitudinal pressure distribution of slab

    图 9  考虑温度力释放的平衡路径

    Figure 9.  Equilibrium path considering release of temperature force

    图 10  温度力释放的影响

    Figure 10.  Effect of temperature force release

    图 11  轨道板上拱的有限元模型(单位:m)

    Figure 11.  Finite-element model of slab with arch (unit:m)

    图 12  3种方法的对比

    Figure 12.  Comparison of three methods

    表  1  主要计算参数

    Table  1.   Main calculation parameters

    参数 取值 参数 取值
    密度/(kg•m–3 2 500 横断面面积/m2 0.51
    弹性模量/Pa 3.55×1010 宽度/m 2.55
    线膨胀系数 1×10–5 厚度/m 0.2
    重力荷载/(N•m–1 12 507.75 惯性矩/m4 1.7×10–3
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    表  2  最大上拱位移

    Table  2.   Maximum camber displacement

    f0 1 5 10 20 50 100 150
    最大上拱位移 0 0 0 0 2.4 失稳 失稳
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-21
  • 刊出日期:  2018-10-01

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