文/劉振安 河北科工建筑工程集團有限公司 河北石家莊 050000 任彥茹 河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050000

對設(shè)置剛度漸變的路橋過渡段的探究與解析

文/劉振安 河北科工建筑工程集團有限公司 河北石家莊 050000 任彥茹 河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050000

采用連續(xù)彈性支承梁系模型，對設(shè)置剛度漸變的有碴軌道路橋過渡段進行靜態(tài)反應(yīng)分析，得到了解析解，并對過渡段鋼軌的應(yīng)力及位移進行了討論。

路橋過渡段；連續(xù)彈性支承；支承剛度；剛度漸變

0　引言

對于橋上以及路基這兩種不同類型的軌道而言，其軌下支承的條件也是不一樣的，這也導(dǎo)致它們的軌下基礎(chǔ)甚至是軌道整體的剛度和變形也會不一樣，從而容易引發(fā)在路橋的連接部分不均勻沉降的情況出現(xiàn)。若是有快速列車經(jīng)過這個區(qū)段，在輪軌之間的動力作用的增大很可能會讓軌道的狀態(tài)變得更加糟糕，以致于讓行車的平穩(wěn)與安全無法受到保障。想要讓軌道剛度以及變形突變而導(dǎo)致的輪軌動力作用能夠被減輕，可以選擇將過渡段設(shè)置在不一樣的軌下基礎(chǔ)其軌道中間。只是，這種方式只能限制于尺寸確定，而沒有確實的計算分析也不存在理論依據(jù)的支撐。想要真正解決這個問題，還是需要能夠在理論上將列車運行條件下，軌道的過渡段其應(yīng)力和變形的規(guī)律了解掌握。動力分析的重要基礎(chǔ)就是靜力分析，是以本文進行分析研究也是針對于有碴軌道的路橋過渡段其靜態(tài)反應(yīng)。

1　計算模型

想要更好的分析有關(guān)于軌道的過渡段其力學(xué)行為，可以借助于圖1的連續(xù)彈性支撐模型來進行分析[1]。因為輪重而導(dǎo)致的鋼軌變形的情況，哪怕左右兩側(cè)的輪重有所差別，相互之間的影響其實也很小，是以通常對單側(cè)的鋼軌變形進行分析即可[2]。根據(jù)圖 1，其坐標原點實際上就是路橋的連接處，左側(cè)表示位于普通路基上的軌道，右側(cè)表示的是在剛性路基上的軌道，其過渡段被設(shè)置在了普通路基的其中一側(cè)，長度是l米。鋼軌的抗彎剛度是EI。對于路橋的連接處發(fā)生的作用存在單獨的集中輪載P。圖2為過渡段軌道基礎(chǔ)剛度變化示意圖，k1、k2(x)、k3分別表示普通路基、過渡段、剛性路基（橋上）的豎向單位支承彈性系數(shù)。其中，將k2(x)設(shè)為線形變化，則：

圖1　有碴軌道路橋過渡段分析模型

2　微分方程的建立與求解

圖2　過渡段軌道基礎(chǔ)剛度變化示意圖

在輪重的作用之下，不同段的路基其鋼軌的撓曲線微分方程[2]分別為：

普通路基：

式（1）、（3）式的通解為：

式(2)為高階變系數(shù)微分方程，采用冪級數(shù)求解。

由此以上所以待定系數(shù)均可由b表示。

則由以上條件得到不同路段所產(chǎn)生的鋼軌位移y，彎矩M分別為

其中，W為截面抗彎模量。

3　結(jié)果分析

（3）路橋連接處設(shè)置剛度漸變的過渡段的可最大限度地減少兩者的沉降差,降低列車與線路的振動,保證列車的安全運行。

4　技術(shù)措施

在實際工程中，可通過以下方法[3]實現(xiàn)過渡段的剛度漸變：

(1) 對軌枕的長度以及間距進行調(diào)整，也就是說以過渡段作為范圍，采用不斷增長的超長軌枕以及對軌枕之間的間距減小來讓軌道剛度的逐步過渡得以實現(xiàn)；

(2) 軌道剛度的增加借助于軌排彎模量來實現(xiàn)，譬如說以過渡范圍作為基準，將相當于護輪軌作用的縱向鋼軌在基本軌的外側(cè)進行增加，從而讓軌道的縱向剛度也得到增長；

(3)在過渡段范圍內(nèi)逐漸增加道床厚度,使軌道剛度逐步變化。

[1]郝瀛.鐵道工程[M].北京:中國鐵道出版社, 2000:67～69.

[2]佐藤吉彥.軌道力學(xué)[M].北京:中國鐵道出版社, 2001:14～20.

[3]白海峰.鐵路路橋過渡段加固處理施工技術(shù)[J]. 鐵道建筑，2001,（12）.