尹学平，等：高速铁路路桥过渡段动力响应分析
高速铁路路桥过渡段动力响应分析
尹学平！赵永军2
（1.云桂铁路云南有限责任公司，昆明650011；2.中铁十九局集团有限公司，北京121204）
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摘要：综合考虑不同结构层之间的相互作用，结合无碑板式轨道动力学模型，利用有限元软件建立车辆-轨道-路基揭合系统的动力学空间数值模型，分析了时速350km/h高速列车在营时正梯形和例梯形形式路桥过渡段的动力响应。结果表明：列车荷载作用下，两种路桥过渡段的动力响应基本上一致；倒梯形过渡段的沉降量稍大于正梯形过渡段，而正梯形过渡段比倒梯形过渡段更有利于保持轨道的平顺性；路桥连接处（桥台后5m范围内）是整个路桥过渡段的薄弱环节，应该单独考虑其设计、施工过程。综合考虑机车的各项动力学指标，建议将路桥过渡段轨面弯折角的限值设为0.5%e，桥台后0~5m范围内K≥210MPa，5m范围外K≥150MPa。
关键词：高速铁路；路桥过渡投；动力响应；数值模型；轨面弯折角；限值
中图分类号：U213.2'42
0前言
文献标志码：A
钢轨的弯折变形对高速列车的舒适度和安全性具有很大影响，而造成轨面弯折变形的根本原因是浩列车行驶方向轨下结构的刚度差和沉降差。所以，保证列车运行过程中的平稳性，首先需要控制路基的变形。控制路基的变形，对于线路刚度有突变的区域一一路桥（涵）等过渡段处显得尤为重要。由于路桥连接处存在较大的刚度差和沉降差，使运行车轮产生一个向下的附加冲击作用，加大了沉降差，形成恶性循环，减少了结构的使用寿俞，影响列车的舒适度。因此，对路桥过渡段的研究具有重要意义，是十分必要的。
为了揭示列车荷载作用下路桥过渡段的动力响应，本文以京沪高速铁路客运专线DK533+440.5工况路桥过渡段为原型，结合土体的实验数据，利用有限元软件建立三维数值模型，研究列车在运行时速为350km/h时路桥过渡段的动力响应，设置形式对沉降变形及轨面弯折角的影响，路桥连接处“合理加固区”的长度，同时综合考虑机车的各项动力
学指标，对轨面弯折角的限值提出了建议。收稿日期：2013-06-26
基金项目：国家自然科学基金重大研究计划（41030742）；铁道部
科技研究开发计划（2009G010-c）
作者简介：尹学平（1972-），男，云南仁寿人。工程师，主要
从事路基工程方面的研究工作。E-mail：1209732335@qq.com。
文章编号：10038825(2013)06-0047-06 1数值模型
1.1车辆-轨道-路基耦合系统垂向动力学分析模型
本文所建路桥过渡段的车辆-轨道－路基耦合系统垂向动力学分析模型，包括车辆-轨道动力学模型、轨道-路基动力学模型，两者通过轮-轨间作用力进行耦合，如图1。
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图1车辆-轨道-路基耦合系统垂向动力学分析模型
图中车体被简化为刚体，钢轨被简化为具有连续点支撑的欧拉梁1-5)；轨道板简化为弹性基础上的有限长自由梁；钢轨和轨道板之间采用连续点支撑[6,7]；轨道板和路基之间的水泥沥青砂浆，简化为连续分布的线性弹簧和阻尼（Kca，Cca）。基床表层、基床底层、路基本体、碎石土等结构层离散化为刚性质量块，结构层之间分布连续点弹簧、阻尼