西安地裂缝框架板理论分析研究

张 亚 平

(中国中铁二院工程集团有限责任公司地铁院，四川 成都 610000)

0 引言

西安地铁在地裂缝处的道床采用的是框架板结构，隧道采用暗挖扩大断面施工法，部分地段由于扩大断面结构施工风险加大，施工造价增加，为减少施工风险和工程造价，线路将调坡段设置位置调整，轨道调整由原来在沉降区框架板下加垫块，调整为在稳定区下撤出加在框架板下的支撑块，框架板强度是否满足行车要求进行理论分析。

1 分析目的

西安地裂缝新的调整方案是将框架板由支撑块支撑起来，所以需要借助Ansys Workbench软件模拟仿真分析轨上载荷在不同位置时，框架板是否满足结构强度要求。

2 分析前数据准备

国内地铁常用车型为B型车，车宽2.8 m，长19 m，最大轴重14 t，车辆固定轴距2 300 mm,可调式框架板长2 460 mm，可知车轮与钢轨接触处钢轨所受力最大约为105 N。可调式框架板采用C60强度等级的混凝土，C60混凝土的轴心抗压强度标准值为38.5 MPa。

3 对可调式框架板的分析

3.1 建模

根据西安地铁采用的可调式框架板利用Solid works软件建立模型，框架板长度为2 460 mm，板两端设置350 mm的横梁框，架板上设计8块580 mm×200 mm×30 mm的板模拟轨下垫片部件，垫片上放置60 kg/m钢轨，框架板下根据设计方案设置4个凸台，用于分析过程中起约束作用。并用Ansys Workbench软件划分网格，如图1,图2所示。

3.2 分析过程及结果

在钢轨的1/6,1/3,1/2处取三个点，作为车辆经过框架板时车轮与钢轨的接触点，在分析时作为载荷的加载位置。分析过程如下所述。

3.3 接触点在钢轨的1/6处

框架板的受力和整体变形云图如图3，图4所示。

分析可知框架板的最大整体变形为0.063 mm，最大等效应力为11.01 MPa。结果满足C60混凝土的轴心抗压强度标准值。

3.4 接触点在钢轨的1/3处

框架板的受力和整体变形云图如图5,图6所示。

分析可知框架板的最大整体变形为0.050 mm，最大等效应力为10.71 MPa。结果满足C60混凝土的轴心抗压强度标准值。

3.5 接触点在钢轨的1/2处

框架板的受力和整体变形云图如图7,图8所示。

分析可知框架板的最大整体变形为0.050 mm，最大等效应力为4.99 MPa。结果满足C60混凝土的轴心抗压强度标准值。

4 结语

综合上述分析和计算，得出如下结论：

1)框架板理论长度设2 460 mm，两端各设1道宽350 mm的横梁，板内设1 760 mm×840 mm的开口，这种框架板结构是合理的。

2)框架板结构在钢轨的1/6,1/3,1/2处取三个点，其结构均满足强度要求。