高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路纵向力监测与分析

论文摘要

随着京津城际铁路、昌九城际铁路、京沪高速铁路等高速铁路的安全运营，到2012年中国高铁总里程将超过1.3万公里，到2020年将达到1.6万公里以上。高铁正在逐步地改写中国人的生产方式和生活方式。因此，人们更加关注高铁的安全性和舒适性。由于高速铁路桥上无缝线路结构复杂，不仅综合了跨区间无缝线路、无砟轨道、长大桥梁和高架站的技术要点，还衍生出一系列的技术难点，如无缝线路与长大桥梁的适应性问题、无缝道岔群与高架站的适应性问题、长大桥梁及高架站无砟轨道对无缝线路的影响问题、跨区间无缝线路的检算及评估问题、无缝线路的检测及监测问题等。因此，本文结合国内某高速铁路工程实际，开展我国高速铁路长大桥梁、高架站及无砟轨道无缝线路技术的相关研究，对指导我国高速铁路建设、有效地解决高速铁路的建设和运营问题，具有重要的工程意义，本文主要的研究内容及结论如下。本文主要的研究内容：（1）通过理论和试验分析，得出长大桥梁无砟轨道无缝线路检测和监测主要指标，包括长钢轨温度、长钢轨纵向力、钢轨与轨道板相对纵向位移、轨道板不同深度的温度梯度、梁体与轨道板间的纵向位移、梁端位移。（2）针对无缝线路温度力和锁定轨温、梁体温度变化、钢轨位移、梁体位移等主要项目的监测设备系统，在室内和室外进行多次试验，考察所提出监测系统的灵敏度、量程、误差，并制定出相应监测设备使用的技术标准体系。（3）针对高速铁路检测、监测设备特点，及高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路在施工、调试及运营过程中的具体特点。利用GPS全球定位技术并结合无线网络传输技术，实现对典型工点无缝线路监测指标远程自动长期监测。（4）在国内选取具有代表性的特大桥连续梁区段为对象，主要对梁体纵向位移、梁端转角、钢轨的纵向位移、钢轨温度应力进行检测和监测。确定长大桥上无缝线路长期观测点布置及数量。（5）建立长大桥梁无砟轨道无缝线路长期观测点，对长钢轨温度、长钢轨纵向力、钢轨与轨道板相对纵向位移、轨道板不同深度的温度梯度、梁体与轨道板间的纵向位移、梁端位移进行定期观测，得出长大桥梁无砟轨道无缝线路受力及变形随时间的变化规律。本文主要结论如下：（1）通过分析得到了桥上无缝线路伸缩附加力和纵向力的测试方法，经过实际检验证明测试方法是可行的。（2）经过分析，建立了长大桥梁无砟轨道无缝线路的监测指标体系，通过对这些指标的监测可以较好的对桥上无缝线路的工作状况进行监测。（3）轨道板温度、轨温与气温的变化趋势一致，且有很好的相关性。轨道板温度的变化幅度远小于轨温的变化，且有一定的滞后性。轨道板的温差随深度的增加逐渐降低。（4）钢轨的纵向力在2号墩处最大，长钢轨的纵向力最大可达到605.8KN。因此，要有减小钢轨纵向力，缩短桥梁跨度是一种有效的措施，桥梁跨度越大，所受的纵向力越大。（5）钢轨相对于轨道板的位移很小，在轨温变化20℃的情况下，最大的轨板位移不超过0.4mm，说明轨道的稳定性很好，钢轨与轨道板相对位移很小。（6）桥梁与轨道基础板之间的位移最大可以达到10几个毫米，说明滑动层有一定的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外桥上无缝线路纵向力研究现状
• 1.2.1 国外桥上无缝线路纵向力研究现状
• 1.2.2 国内桥上无缝线路纵向力研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 长大桥梁无砟轨道无缝线路检测、监测内容及指标研究
• 2.1 长大桥梁无砟轨道无缝线路检测、监测的内容研究
• 2.1.1 轨温及锁定轨温
• 2.1.2 钢轨温度力
• 2.1.3 钢轨纵向附加力
• 2.1.4 轨道板与桥梁梁体温度变化梯度
• 2.1.5 钢轨纵向位移
• 2.2 长大桥梁无砟轨道无缝线路检测、监测指标研究
• 第三章 无缝线路长期监测测试方法及理论
• 3.1 钢轨纵向力测试内容及电桥接法
• 3.1.1 测试的内容
• 3.1.2 测点布置及电桥接法
• 3.2 测试原理
• 3.3 测试系统误差分析
• 第四章 桥上无砟轨道无缝线路长期监测系统的现场安装
• 4.1 监测系统简介
• 4.1.1 系统概述
• 4.1.2 主要设计思路
• 4.1.3 监测系统构成
• 4.1.4 监测系统的特点
• 4.2 传感器的选择
• 4.2.1 位移传感器
• 4.2.2 温度传感器
• 4.2.3 应变片
• 4.3 测试工点
• 4.4 测点布置
• 4.5 传感器及采集系统的现场安装
• 4.5.1 传感器的安装
• 4.5.2 采集系统的安装
• 4.6 小结
• 第五章 试验数据的采集与分析
• 5.1 钢轨、轨道板温度
• 5.2 钢轨的应变分析
• 5.3 钢轨的附加伸缩力分析
• 5.4 钢轨的温度力分析
• 5.5 钢轨的纵向力分析
• 5.6 轨板位移分析
• 5.7 梁板位移
• 5.8 异常数据的分析
• 第六章 长期监测数据分析
• 6.1 温度的长期监测数据分析
• 6.2 内力的长期监测数据分析
• 6.2.1 钢轨纵向力监测
• 6.2.2 钢轨附加力监测
• 6.3 位移的长期监测数据分析
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 下一步的工作的建议
• 参考文献
• 附录 监测数据
• 个人简历 在读期间的科研及发表的学术论文
• 致谢