对设置刚度渐变的路桥过渡段的探究与解析

文/刘振安 河北科工建筑工程集团有限公司 河北石家庄 050000 任彦茹 河北交通职业技术学院 河北石家庄 050000

对设置刚度渐变的路桥过渡段的探究与解析

文/刘振安 河北科工建筑工程集团有限公司 河北石家庄 050000 任彦茹 河北交通职业技术学院 河北石家庄 050000

采用连续弹性支承梁系模型，对设置刚度渐变的有碴轨道路桥过渡段进行静态反应分析，得到了解析解，并对过渡段钢轨的应力及位移进行了讨论。

路桥过渡段；连续弹性支承；支承刚度；刚度渐变

0　引言

对于桥上以及路基这两种不同类型的轨道而言，其轨下支承的条件也是不一样的，这也导致它们的轨下基础甚至是轨道整体的刚度和变形也会不一样，从而容易引发在路桥的连接部分不均匀沉降的情况出现。若是有快速列车经过这个区段，在轮轨之间的动力作用的增大很可能会让轨道的状态变得更加糟糕，以致于让行车的平稳与安全无法受到保障。想要让轨道刚度以及变形突变而导致的轮轨动力作用能够被减轻，可以选择将过渡段设置在不一样的轨下基础其轨道中间。只是，这种方式只能限制于尺寸确定，而没有确实的计算分析也不存在理论依据的支撑。想要真正解决这个问题，还是需要能够在理论上将列车运行条件下，轨道的过渡段其应力和变形的规律了解掌握。动力分析的重要基础就是静力分析，是以本文进行分析研究也是针对于有碴轨道的路桥过渡段其静态反应。

1　计算模型

想要更好的分析有关于轨道的过渡段其力学行为，可以借助于图1的连续弹性支撑模型来进行分析[1]。因为轮重而导致的钢轨变形的情况，哪怕左右两侧的轮重有所差别，相互之间的影响其实也很小，是以通常对单侧的钢轨变形进行分析即可[2]。根据图 1，其坐标原点实际上就是路桥的连接处，左侧表示位于普通路基上的轨道，右侧表示的是在刚性路基上的轨道，其过渡段被设置在了普通路基的其中一侧，长度是l米。钢轨的抗弯刚度是EI。对于路桥的连接处发生的作用存在单独的集中轮载P。图2为过渡段轨道基础刚度变化示意图，k1、k2(x)、k3分别表示普通路基、过渡段、刚性路基（桥上）的竖向单位支承弹性系数。其中，将k2(x)设为线形变化，则：

图1　有碴轨道路桥过渡段分析模型

2　微分方程的建立与求解

图2　过渡段轨道基础刚度变化示意图

在轮重的作用之下，不同段的路基其钢轨的挠曲线微分方程[2]分别为：

普通路基：

式（1）、（3）式的通解为：

式(2)为高阶变系数微分方程，采用幂级数求解。

由此以上所以待定系数均可由b表示。

则由以上条件得到不同路段所产生的钢轨位移y，弯矩M分别为

其中，W为截面抗弯模量。

3　结果分析

（3）路桥连接处设置刚度渐变的过渡段的可最大限度地减少两者的沉降差,降低列车与线路的振动,保证列车的安全运行。

4　技术措施

在实际工程中，可通过以下方法[3]实现过渡段的刚度渐变：

(1) 对轨枕的长度以及间距进行调整，也就是说以过渡段作为范围，采用不断增长的超长轨枕以及对轨枕之间的间距减小来让轨道刚度的逐步过渡得以实现；

(2) 轨道刚度的增加借助于轨排弯模量来实现，譬如说以过渡范围作为基准，将相当于护轮轨作用的纵向钢轨在基本轨的外侧进行增加，从而让轨道的纵向刚度也得到增长；

(3)在过渡段范围内逐渐增加道床厚度,使轨道刚度逐步变化。

[1]郝瀛.铁道工程[M].北京:中国铁道出版社, 2000:67～69.

[2]佐藤吉彦.轨道力学[M].北京:中国铁道出版社, 2001:14～20.

[3]白海峰.铁路路桥过渡段加固处理施工技术[J]. 铁道建筑，2001,（12）.