下穿铁路斜交框架桥运营阶段力学特性及影响因素分析

发布时间：2020-07-11 11:07

【摘要】：随着城市道路与铁路不断兴建,平改交已经成为目前城市在铁路与公路的相交道口处最常采用的模式,而由于既有线路以及道路规划等条件制约,下穿铁路框架桥经常与既有铁路存在交角,框架桥的受力情况也随着交通情况多元化而变得越来越复杂,因此对后期运营阶段斜交框架桥在不同工况下的受力分析也显得尤为重要。本文以宁波环城南路立交桥工程为背景,通过有限元软件ANSYS建立模型进行计算。主要成果如下:(1)本文主要讨论激振荷载下斜交框架桥的动力响应。研究表明:框架桥断面顶板及底板加速度峰值基本呈M型分布,加速度最大值集中在各跨跨中位置,行车工况和车速变化不会改变框架桥断面加速度峰值的分布规律,但会改变其大小。(2)跨架桥顶板位移沿断面呈W分布,位移最大值分布在跨中位置;底板位移沿断面呈M分布,位移最大值分布在底板与竖墙交点处;行车工况及车速变化不会改变框架桥位移分布规律,但随着车速增大框架桥位移响应会增大,且框架桥距列车荷载位置越远,位移响应越小。(3)框架桥顶板及底板的动应力峰值沿断面整体呈M分布,各跨应力最大值基本集中在跨中位置,而在端部断面应力最大值偏向于各跨钝角位置;行车工况和车速不会改变框架桥应力分布趋势,但随着行车数量的增多或车速增大,框架桥各断面应力响应会增大,且框架桥行车断面处的顶板应力响应受行车工况影响更显著。(4)未铺装保护层时,混凝土框架桥顶板温度达到最大的时刻为下午14点;阳面洞口处和未铺设道砟的顶板上下缘温度差较大,铺设道砟和阴面洞口处的温度差较小;不同截面位置处,混凝土最大主应力出现在阳面洞口和未铺设道砟的位置。保护层对混凝土框架桥达到最高温度时对应的时间及顶板的温度有明显影响;铺装保护层会使混凝土框架桥主压应力大约缩小2倍。(5)在运营期间最不利荷载作用下,在框架桥结构顶板最容易产生裂缝,该处应按需加强配筋。同等外界条件下框架桥长度超过一定范围时,长度的变化对于第一主应力数值大小影响较小;最大拉应力随着斜交角度变小而增大,且钝角处应力集中现象逐渐增强,且不同工况下框架桥钝角处的应力均大于锐角处,实际运营中应注意框架桥钝角处的维护。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441
【图文】：

框架桥,施工技术,工程实例,铁路

兰州交通大学工程硕士学位论文1 绪论1.1 研究背景及意义改革开放以来，随着我国经济实力的提高，社会基础建设得到了快速发展。城市道路与铁路不断新建，致使铁路与公路交叉频繁出现，导致交通拥堵并具有一定的安全隐患。由于城市交通的特有性质，大量的既有线路、建筑物无法移动。而在实际工程中，框架桥的应用很好的解决这一问题，如图 1.1 所示。这样做既不影响公路的使用，也不影响铁路的运营，可以更好地融入城市轨道交通发展中。

框架桥,概念图,箱身

线路沿线地貌类型属滨海相淤积型平原标高约为 0.0~-0.8m 左右，水深约 1.2~2.0m。下穿（计划）、北仑联络线、北环铁路上行线、北环联络线相交里程 K158+458.72，与北环铁路建立交箱身法线与铁路夹角为 72.3°，安全线与与北环铁路上行线间距为 5.56m，北环铁路上行6.5+8.5+8.5+6.5）m 箱身，箱身顺道路方向长 33.5动车道，通行净高不小于 4.5m，边孔框架内布设于 2.5m。路南侧预制顶进施工，架设 D24m 便梁防护线路，护轮轨，箱顶铁路两侧设电缆槽及版式栏杆。箱身，桩长 80m，间距 1.1m，加固后复合地基承载力情况，见图 1.2。

断面尺寸,框架桥

图 2.1 模型的断面尺寸②上部结构的简化本文第二章为动力分析即火车动载对框架桥结构的影响，第三章为热分析即日照条件下温度场的分析，为进行统一，将框架桥上侧结构采用相同的结构进行建模，具体参数进行更改。因本文主要研究框架桥自身在外界条件影响下的受力特性，进行动载分析时，为了简化计算，因文献[42]与本文上部计算模型相类似，参考其对道砟及道砟上部的简化方法对框架桥上部结构进行简化，由 Vostroukhov[43]等可知，研究移动荷载作用下桥体结构的受力特性时，采用连续质量块模拟枕木和分散的质量块模拟枕木对结果影响很小。因此，本文采用连续质量块来模拟轨枕，将轨枕及钢轨简化成厚度为 0.2m，宽度为 2.5m的板对于道砟，过去认为在有限元中将散体材料作为连续介质的处理会，引起很大误差，不能反映这类材料的真实情况，但研究认为采用传统的有限元发模拟道碎计算结果偏大，从设计角度看是偏于安全的，因此可以用普通有限元法来模拟道床，以简化计算。因此，在本文计算中，道砟采用实体单元模拟。轨枕板与道砟、道砟与框架桥接触处采用不可分离式接触方式模拟。结合第三章动载分析中对单元长度的要求，第三章动载分

【参考文献】