寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究 114页

学校代码：丨密级：公开硕士学位论文寒冷地区小半径曲线元缝线路设计研究作者姓名叶军学科专业道路乓铁道工程指导教师高亮教授培养院系土木建筑工程学院 硕士学位论文寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究作者姓名：叶军导师姓名：高亮北京交通大学年月 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）二入学位论文作者签名—耳■签名、七化签字曰期：》丨年月之曰签字日期：年；月日 学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究作者姓名：叶军学号导师姓名：高亮职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业道路与铁道工程研究方向：轨道结构北京交通大学年月 致谢本论文的工作是在我的导师高亮教授的悉心指导下完成的，高老师学识渊博，治学严谨，使我受益颇深。高老师不仅在学业上给我很好的指导还在生活方面为我提供尽可能的帮助，更在学术和为人处世给我树立了典范。在此向高老师表示由衷的感谢和最崇高的敬意！衷心感谢肖宏副教授、蔡小培副教授、谷爱军副教授和辛涛讲师在我攻读硕士研究生期间及完成论文的过程中在学习和生活上给我的指导和无私帮助。在他们的悉心指导下，我在科研和生活方面的能力都有很大的提高。衷心感谢科技处王冬梅老师对我一直以来的教导和帮助，王老师不但在工作上对我耐心教导，也在生活中像母亲一样给予我莫大的帮助。王老师对工作兢兢业业、细致敏锐、乐于奉献的精神以及在生活中积极向上的态度都时刻感染着我，让我受益匪浅。感谢曲村、乔神路、侯博文、赵磊、王璞、崔日新、徐旸、钟阳龙等博士师兄师姐以及刘薇、刘启宾等硕士师兄们在实验室工作及撰写论文期间对我的指导与帮助。尤其是崔日新师姐对我生活工作上的悉心帮助与指导以及在论文的研究方法和内容方面提出十分宝贵的建议，再次向崔日新师姐表示由衷的感谢！感谢吾侪吴师、罗奇、林超、赵宁、蒋函珂、杨松、赵立宁在学习工作上对我的鼓励和支持，感谢师妹刘畅、刘亚男、梁淑娟以及师弟吴仲伦、尤明熙、马帅、殷浩、孙国力、赵闻强在工作上对我的帮助和支持。他们扎实的专业知识、活跃的学术思维、严谨的求学作风、吃苦耐劳的精神令我佩服，激励着我顺利完成了学业。感谢周广庆、王子杰、刘云亮、陈茂等同学对我生活和学习上的帮助，令我的研究生生活精彩充实。感谢我的父母、姐姐及所有亲人对我一直以来无微不至的关怀和支持，是他们年来的教育、培养、支持和鼓励促使我不断成长和进步，使我能够顺利走到今天并安心完成学业，在此对他们致以我最崇高的敬意与最衷心的感谢！生命在于不断地完善与超越，此的结束即彼的开始，希望离开学校踏上社会后能继续进步，体验不同阶段的人生精彩！叶雩年月于红果园 中文摘要中文摘要无缝线路消除了钢轨接头轨缝，为列车提供了连续、平顺的运行轨面，是保障列车安全、提高列车舒适性、降低铁路养护维修费用的关键技术。国内外铺设无缝线路的实践与研究证明，无缝线路在技术及经济上具有显著的优越性。为解决无缝线路在寒冷气候条件下与特殊线路线型及轨下基础适应性难题，实现无缝线路在寒冷地区更好地推广应用，本文首先通过国内外既有资料的调研分析及对现场试验的总结，对寒冷地区无缝线路关键设计参数的合理取值进行了研究。在此基础上，基于数值仿真方法，对路基上小半径曲线无缝线路、曲线桥上无缝线路的受力及变形特性、铺设范围及加强措施进行了研究分析。并在寒冷地区对小半径曲线无缝线路进行了长期监测研究，对无缝线路的设计及养护维修提出了合理建议。具体研究内容如下：寒冷地区无缝线路关键设计参数取值研究对国内外无缝线路设计规范及资料进行分析总结，结合现场及室内试验结果，分析了长期寒冷低温条件对无缝线路轨道结构部件性能（如扣件阻力、道床阻力、轨下垫板刚度等）的影响，提出了寒冷地区无缝线路设计参数的合理取值。路基上小半径曲线无缝线路设计研究建立了路基上小半径曲线无缝线路稳定性分析模型，对曲线无缝线路的稳定机理及设计参数的影响规律进行了分析，明确了寒冷地区小半径曲线无缝线路的铺设范围，并对加强措施的效果进行分析。曲线桥上无缝线路设计研究建立无缝线路曲线桥空间耦合模型，对比了寒冷气候条件与普通气候条件下曲线桥上无缝线路受力变形的差异。分析了无缝线路设计参数、曲线桥梁结构设计参数对无缝线路受力及变形的影响规律，并提出了合理的加强措施。小半径曲线无缝线路长期监测技术研究研发了适用于寒冷气候条件下无缝线路轨温、位移长期监测系统，在我国东北地区建立了小半径曲线无缝线路稳定性长期监测工点，利用无线传输技术实现了对小半径曲线无缝线路的轨温、横向及纵向位移、轨距的长期实时自动监测。通过分析监测数据，对无缝线路稳定性进行实时评估及预测，对小半径曲线无缝线路的养护维修提出合理建议，为寒冷地区铁路的安全、平稳、舒适运行提供了重要保障。图幅，表个，参考文献篇。关键词：寒冷地区；无缝线路；小半径曲线；曲线桥；长期监测分类号： ABSTRACTABSTRACTContinuousweldedrailisthekeytechnologytoguaranteeoperationsafetyofthetrain,improveridecomfortandreducethecostofmaintenancewhichhaseliminatedtherailjointsandprovidesthecontinuousandsmoothrailsurfacefortrainrunning.Itisprovedthatcontinuousweldedrailhassignificantadvantagesintechnologyandeconomybytheresearchandpracticeoflayingcontinuosweldedrailathomeandabroad.Inordertosovletheproblemsrefertotheadaptabilityofcontinuousweldedrailundertheconditionofspeciallinetypeandfoundationunderrailincoldclimatetorealizethebeterpopularizationandapplicationofcontinuousweldedrailincoldarea,thispaperfirstlystudiedthereasonableselectionofkeydesignparametersofCWRincoldareathroughresearchandanalysisofdomesticandforeigninformationandsummaryoffieldtrials.Onthisbasis,ithasresearchedandanalysedthestressanddeformationcharacteristics,userangeandstrengtheningmeasuresofCWRonsubgradeofsmallradiuscurveandcurvedbridgebasedonnumericalsimulationmethod.Besides,wecarriedoutalong-termmonitoringstudyofCWRonsmallradiusincoldregionandputforwardreasonableproposalsofthedesignandmaintenanceofCWR.Themainresearchcontentsareasfollows:(1)ResearchonselectionofkeydesignparametersofCWRincoldareaBasedontheanalysisandsummaryofdesigncodeandrelatedliteratureofcontinuousweldedrail,combinedwithfieldandlaboratorytestresults,thispaperputsforwardsuggestionsofthedesignparametersofcontinuousweldedrailincoldareathroughanalyzingtheinfluenceoflong-timelow-temperaturecircumstancesontheperformanceofrailwaytrackcomponentsofCWR(suchasfasteningresistance,ballastresistanceorstifiiessofrailpadetc.).(2)ResearchondesignofCWRonsubgradeofsmallradiuscurveTheanalysismodelofthestabilityofcontinuousweldedrailonsmallradiuscurveofsubgradeisestablishedtoanalysethestabilitymechanismandinfluencefactorsofcontinuousweldedrailoncurveline.Itdefinitestheuserangeofcontinuousweldedrailonsmallradiuscurveincoldareaandcarrysoutsimulationanalysisoftheefecsofstrengthenmeasures.(3)ResearchondesignofCWRoncurvedbridgeThethree-dimensionalconjunctmodeloftrack-bridge-pierofcontinuousweldedvii 北京交通大学硕士学位论文：： 目录目录中文摘要研究背景及意义国内外研究现状小半径曲线无缝线路研究现状桥上无缝线路研究现状无缝线路监测技术研究现状本文研究内容寒冷地区无缝线路设计关键参数研究桥梁及钢轨温差研究线路阻力研究轨下弹性垫层刚度研究列车制动力率研究本章小结寒冷地区路基上小半径曲线无缝线路设计研究小半径曲线无缝线路稳定机理小半径曲线无缝线路稳定性分析模型的建立寒冷地区小半径曲线无缝线路力学特性小半径曲线无缝线路稳定性影响因素分析曲线半径的影响扣件纵向阻力的影响道床横向阻力的影响道床纵向阻力的影响轨下弹性垫层刚度的影响小半径曲线无缝线路铺设范围及加强措施研究基于寒冷条件下设计参数对曲线无缝线路的设计轨道结构选型及铺设范围研究轨道结构加强措施 北京交通大学硕士学位论文本章小结寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究曲线桥上梁轨相互作用特点无缝线路曲线桥空间耦合有限元模型的建立寒冷地区曲线桥上无缝线路力学特性温度力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性挠曲力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性制动力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性断轨力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性曲线桥上无缝线路稳定性影响因素分析桥梁温差影响规律扣件纵向阻力影响规律道床纵向阻力影响规律道床横向阻力影响规律桥墩高度影响规律曲线桥上无缝线路加强措施研究本章小结寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究监测工点及内容监测系统组成监测系统简介监测仪器设备的选择监测方法及原则监测数据分析小半径曲线无缝线路气温、轨温变化规律分析小半径曲线无缝线路轨距变化规律分析小半径曲线无缝线路纵横向位移变化规律分析小半径曲线无缝线路养护维修建议本章小结结论与展望结论展望 目录作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果独创性声明学位论文数据集 w1引言研究背景及意义无缝线路是将标准长度的钢轨煌接成一定长度的长钢轨线路。无缝线路消除了钢轨接头轨缝，为列车提供了连续、平顺的运行轨面，是保障列车安全、提高列车舒适性、降低铁路养护维修费用的关键技术。无缝线路在技术及经济上的优越性已为国内外铺设无缝线路的实践与研究所证明。统计资料表明，仅从节约人力物力和延长设备使用寿命方面计算，无缝线路可节约的线路维修费用。从年无缝线路在我国试铺至年，我国无缝线路总长度已达到万公里，约占正线总里程的。预计到年，我国铁路营业里程将达万公里，无缝线路技术在我国铁路建设中具有巨大的应用价值及发展潜质。我国地域广阔，气候多变，南北温差相差悬殊，年轨温差也相差甚大，例如哈尔滨以北地区的年轨温差均在以上，而广州只有。我国东北、西北的大部分地区年轨温差均在以上，而这些寒冷地区分布着总长近万公里的干线铁路，且铁路运输任务繁重，轨道结构极易劣化，为改善这些地区轨道结构的状态，延缓劣化延长使用寿命，推广铺设无缝线路是极其有效的措施。我国东北地区山区较多，地形条件复杂，小半径曲线在线路设计中难以避免。当无缝线路应用于曲线线路上时，由于曲线自身存在一定的弯曲，导致无缝线路的稳定性的保持面临较大的难题，无缝线路发生胀轨跑道等失稳问题的几率随着曲线半径的减小将大大增加。此外，列车在通过小半径曲线时，会对轨道施加横向水平力，使轨道产生横向位移，对轨道强度和稳定性造成不利影响。当无缝线路位于曲线桥上时，无缝线路除承受一般的桥上无缝线路纵向附加力作用外，还应考虑梁轨间横向相互作用对钢轨稳定性及桥梁受力的影响。在寒冷地区，巨大的轨温差极易引起小半径曲线无缝线路伸缩位移过大，冬季断轨或夏季胀轨的问题更加突出。小半径曲线无缝线路对寒冷气候的适应性、与线下基础的协调性是在寒冷地区推广无缝线路必须要解决的难题。然而，由于国外无缝线路的设计中没有遇到过像我国这样极端的寒冷气候条件，我国寒冷地区无缝线路的设计没有现成的经验可以借鉴。为解决上述难题，亟需对寒冷地区无缝线路关键设计参数的取值、寒冷地区路基上小半径曲线无缝线路及曲线桥上无缝线路的受力变形特性、铺设条件以及加强措施等展开深入的研究，结合对寒冷地区小半径曲线无缝线路稳定性的长期监测，为寒冷地区曲线 北京交通大学硕士学位论文无缝线路的设计及养护维修提供合理的参考。国内外研究现状小半径曲线是铁路线路设计中常用到的特殊平面线型。无缝线路铺设在曲线地段时，其受力与变形特性与平面直线区段差异较大。当无缝线路铺设在桥梁上时，其受力与在普通路基上相比会有很大变化。针对上述问题，国内外学者进行了一系列研究。小半径曲线无缝线路研究现状近年来，随着无缝线路理论研究的深入发展，曲线上铺设无缝线路的最小半径限值也逐渐降低。其中前苏联在主要干线上铺设无缝线路的曲线半径为，且轨距不加宽；美国干线上不限制曲线半径，并在站线曲线上铺设了无缝线路；法国和英国曲线半径为，日本为前联邦德国主要为，捷克、匈牙利等国为。我国目前也在的山区成功铺设了无缝线路⑴。保持无缝线路的稳定性、防止轨道结构胀轨跑道是小半径曲线上铺设无缝线路的首要问题。德国是最早建设无缝线路的国家，也是最早开始研究无缝线路稳定性的国家。年，德国科学家首次提出了无缝线路在受阻热胀条件下产生臌曲的可能性。此后国内外许多学者对无缝线路失稳机理及稳定性的保持与加强进行了大量的研究。年，布洛克曼论证了对轨道结构采取加强措施可以阻止轨道的失稳。年，德国的等学者率先对无缝线路臌曲做了大量试验。年，作为安全温升法理论的基础，德国的根据能量法提出了钢轨臌曲计算图式。在随后的研究中，又于年提出了临界温升法的计算理论。随着无缝线路在世界的推广和普及，到上世纪五六十年代，无缝线路稳定性的相关研究取得了较大的成果，其中有前苏联及日本的科学家们做了大量工作，提出了很多著名的理论公式。到了七十年代中期，由美国的和英国的应用能量变分原理与微分方程结合分析无缝线路稳定性，使该理论达到一个新的水平丨，】。世纪年代，国外学者开始将数值分析方法引入无缝线路稳定性问题的分析。美国的和于年首次提出了一种可用于分析无缝线路臌曲问题的有限元模型。有限元模型相较于解析模型的优越性在于，无需假设变形 ^曲线且便于模拟各种线路状况等。年代末，澳大利亚的将临界温升法和安全温升法结合起来进行对比研究，引领了一种新的研究趋势。此外，许多国外学者对无缝线路的动力稳定性进行了相关研究。研究了无缝线路在温度力、列车竖向荷载以及准静态横向荷载作用下的侧移情况法国提出了准静态横向荷载限制值，即著名的公式。对无缝线路在单个振动横向荷载作用下横向移动的解析分析进行了研存【】九。年，韩国等人建立无缝线路三维有限元分析模型对温度職曲过程进行分析，表明轨道職曲是一个三维问题】。年无缝线路在我国开始铺设，因此我国对无缝线路稳定性的研究与欧洲国家相比起步较晚。但近年来我国无缝线路设计研究发展迅速，取得了较为丰厚的成果。年，以长沙铁道学院和铁道科学研究院为主的科研小组针对钢轨无缝线路提出了“统一无缝线路稳定性计算公式”【】。世纪年代，铁道科学研究院卢耀荣研究员根据轨道变形弦长与初始弯曲弦长不等的模型，推导了不等波长稳定性计算公式，并在对我国无缝线路稳定性的安全储备进行了定量分析。年，曾庆元院士基于轮轨动力分析理论提出了高速铁路无缝线路动力稳定性分析理论，并进行了无缝线路动态响应和临界温度荷载的定量分析。年高亮、万复光采用运动稳定性理论对无缝线路动态稳定性问题进行了研究，建立无缝线路动态稳定性分析的三维稱合振动模型，根据李雅普诺夫理论给出了动态稳定性的判据，考虑道床流变对无缝线路动态稳定性的影响】。年，陈秀方首次将结构可靠度理论应用于无缝线路稳定性研究，建立了无缝线路稳定性的极限状态方程，分析了无缝线路稳定性可靠度，提出了无缝线路稳定性安全储备分析的概率方法。我国学者在无缝线路稳定性计算方法上做了大量的工作，提出了统一无缝线路稳定性计算公式（以下简称“统一公式”、不等波长稳定性计算公式以及有限元方法等，三种方法都可以应用在曲线无缝线路的设计上。统一公式统一公式的基本假定有：整个轨道框架为铺设于均匀介质（道床）中的一根细长压杆；轨道弹性初始弯曲为半波正弦曲线，塑形初始弯曲为圆曲线，在变形过程中变形曲线端点无位移、曲线长度不变；不考虑扣件系统的变形能。 北京交通大学硕士学位论文”’：“：一一、、：，十；“—产■■—■丨图统一无缝线路稳定性计算的计算图式假设弹性初始弯曲与温度压力作用下的变形曲线线型相同，采用正弦曲线，即一弹性初始弯曲矢度；。一弹性初始弯曲半波长，通常取为。塑形初始弯曲假设为圆曲线，采用公式为：办—塑形初始弯曲半径，士厂，。为塑性初始弯曲矢度。温度压力作用下的轨道变形曲线为：广丁（—轨道横向变形量；一变形曲线矢度；一变形曲线弦长。对于半径为的圆曲线轨道，理想状态下其变形曲线为：对于具有塑形初始弯曲的圆曲线，其变形曲率为：总的初始变形为为，总的变形曲线为■。根据能量变分法和势能驻值原理，可以推出— ^^0=0(1-7)1其中学十。去，亨。’学为轨道总势能，为轴向压力形变能，為为轨道的弯曲弹性势能，为道床形变能。计算得出温度力五几）产辟一鳩取计算，如果与。；相差太大，则在假设。，并在弹性初始弯曲曲率不变的条件下，按下式重新计算：将带入重新计算，直至与。相差不大。最终计算得出允许温度压力，。则允许温升为：￡不等波长稳定性计算公式不等波长稳定性计算公式的基本假定为：轨道为无限长梁，曲线轨道视为半径等于的曲梁，并埋设在均匀介质（道床）中；假定两处是弯曲的线型为正弦线；假定梁在温度压力作用下，变形曲线与初始弯曲波形相似，但波长不等，在如下介绍中，取。。图轨道弯曲变形曲线 北京交通大学硕士学位论文初始弯曲的线性函数为：—该函数满足如下边界条件：当或。时，。、。当初始弯曲位于半径等于的弯道时，初始状态曲线可以用函数表示少少少—“上对于图所示的坐标系，初始状态曲线函数的表达式改写为：在温度压力作用下，轨道将在有初始弯曲的地方产生弯曲变形。变形后的曲线仍保持连续，用函数表示“。已知轨道的初始状态曲线及弯曲变形后的曲线函数，运用势能驻值原理，建立稳定性计算公式。根据势能驻值原理即结构物处于平衡状态的充要条件是在虚位移过程中，总势能取驻值，即。势能总值由轨道在温度压力作用下的压縮形变能、轨道的弹性弯曲势能、道床形变能和扣件形变能组成。有限元方法图为无缝线路在温度力作用下发生横向胀曲的有限元模型，该模型将轨道框架视为置于道床介质中的一根有限长梁，用两节点六自由度描述；用横向弹簧模拟轨枕与道床阻力的相互作用。卜册丨丨丨出图有限元模型设钢轨的初始弯曲状态幻其中。为原始弹性弯曲，为原始塑性弯曲；钢轨在温度升高以后的变形曲线为则，其中，，，，巧”，，，无缝线路的应变与位移的非线性关系为： TO=+丨务。掩式中和分别为轴向和弯曲应变，上式第一项为线性应变，第二项为非线性应变，因此又可以写成：￡。。和、分别为线性应变和非线性应变向量。￡、「五其中。』。式中五，，分别为钢轨的弹性模量、横截面积及惯性矩，是变形到时产生的应变，是温度升高时的温度应变。通过解出无缝线路丧失稳定的最小温度力，从而得出无缝线路的临界温升。长期以来，我国无缝线路相关规范将铺设无缝线路的最小曲线半径限制在以下，且最高轨温差幅度不得超过。。但这种限制往往制约了无缝线路在山区地段的推广。为了突破这种限制，我国科研工作者对于小半径曲线铺设无缝线路的研究一直在进行，并取得了一定的成果。年，尹洪红等人对秦皇岛地区曲线铺设无缝线路的稳定性和强度进行检算，认为在此条件下采用标准轨道结构满足无缝线路稳定要求，必须采取加强措施，使道床横向阻力增加到以上才可以铺设无缝线路。对此，提出了采用型轨枕、级石碴的轨道结构增强轨道横向稳定性的试验方案。在无缝线路铺设以后，对无缝线路的稳定性及曲线磨耗进行了长期观测，结果表明该设计条件下曲线无缝线路稳定性是有保证的。年，崔建初对无缝线路稳定性统一公式进行了修正研究，把轨道在温度力作用下的变形曲线设为正弦曲线的半波，得出了适用于的小半径曲线的修正计算公式，并在无缝线路设计中应用，突破了“统一公式”对小半径曲线无缝线路稳定性检算的局限性。年，王开云、翟婉明等人运用机车车辆轨道親合动力学理论，对采取了强化技术对策后的山区铁路小半径曲线轨道的动力性能进行仿真计算，并与强化前轨道结构动力学性能进行了对比分析。分析结果表明，强化轨道结构能有效抑制轨道结构变形，增强线路稳定性，尤其是钢轨横向位移和轨距动态扩大量较强化前下降十分显著；强化轨道也有利于降低轨下结构振动和减轻列车提速后对轨下基础的破坏。 北京交通大学硕士学位论文年，徐春山采用有限元分析法对山区小半径曲线铺设无缝线路在温度力作用下的稳定性进行了研究分析，提出了较为合理的小半径曲线无缝线路轨道结构类型条件，即：选用重型轨道结构，提高每公里轨枕铺设根数，采取有效地轨道强化措施，保证线路稳定性。年，罗信伟、雷晓燕等人基于有限元法建立了包含钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型，推导了相应的数值计算公式并编制了有限元程序，考虑了横向力对无缝线路稳定性的影响，分析了在温度力作用下无缝线路特别是小半径曲线的臌曲失稳问题。年，单旭等人推导了小半径无缝线路轨道在温度力和列车动力共同作用下的单元方程，用有限元方法分析了温度力及列车动荷载对小半径无缝线路轨道横向位移的影响，并提出了控制小半径轨道横向位移的加固措施。自年我国首次在西南地区成昆线最大轨温幅度°地区铺设半径曲线上无缝线路以来，随着无缝线路设计及铺设技术的发展，我国诸多地区实现了小半径曲线上铺设无缝线路的突破。年，在最大轨温差条件下，呼和浩特铁路局与铁道科学研究院合作，在京包线半径曲线上成功铺设了无缝线路，打破了在北方地区的曲线地段铺设无缝线路半径需大于等于的限制，开始了在北方地区半径及以上小半径曲线地段铺设无缝线路的研究。年，北京铁路局秦皇岛工务段采取加强轨道结构，在最大轨温差为：的京秦线段成功铺设了半径无缝线路。年，武汉铁路局在武九线铁山大笑铺间条半径为的小半径曲线上试铺了区间无缝线路，运营情况良好。年武汉铁路局又在京广线下行信阳鸡公山间处小半径曲线（及长大坡道地段铺设了区间无缝线路【。年，南宁铁路局在湘桂线的正线小半径曲线上成功了无缝线路，实现了在小半径〉〉曲线地段铺设无缝线路的新突破】。年，鹰厦线上成功铺设了最小曲线半径的无缝线路，其最大轨温差为】。由上述分析可知，随着无缝线路的快速推广和发展，小半径曲线地段铺设无缝线路的情况会越来越多。目前，无缝线路铺设技术的进步已使小半径曲线上无缝线路的铺设有了较大的进步，《铁路无缝线路设计规范》己经将无缝线路铺设的小曲线半径放宽至。我国东北地区气候寒冷，轨温差基本上都在以上，部分严寒地区最大轨温差可达以上，且寒冷气候条件下无缝线路轨道结构各部件的设计参数会有不同于普通气候地区的特点。而设计参数的变化及对小半径曲线无缝线路稳定性及安全性的影响尚未见相关研究，寒冷地区小半径曲线无缝线路轨道结构的选型及铺设范围有待进一步明确。 1.2.2桥上无缝线路研究现状由于下部基础不同，桥上无缝线路的受力与路基上无缝线路受力有较大区别。当钢轨在温度或列车荷载作用下产生位移变形时，桥梁梁体也会产生一定的变形，且两者并不同步，此时桥梁就会对钢轨产生附加作用力，导致无缝线路的受力更加复杂。自世纪年代中后期起，随着铺设的无缝线路日益增多，国内外对桥上无缝线路的设计开展了一系列研究。德国桥上无缝线路研究应用概况德国于年开始试铺无缝线路至年无缝线路总长度达到万公里，占线路总延长的，到年就有的轨道铺设了跨区间无缝线路。早在年就对轨道阻力位移曲线进行了研究。世纪年代以来，德国继续进行该领域的研究工作，许多研究成果纳入了规范，其中提出的钢轨与梁跨结构、地基的桁架连接道床模型和抗弯杆件连接道床模型，为众多研究人员所采用。年，联邦德国铁路管理总局颁发了《铁路新干线上桥梁的特殊规程》。随后又将年施行的《铁路桥梁设计、修建与维护规范》（纳入其中。该规程汇集了西德有关高速铁路线路与桥梁的大量科研与试验成果，并吸收了各国高速铁路的经验，采用有载和无载的理想弹塑性阻力模型，对高速列车形成的离心力、牵引力和制动力以及结构温度力等的计算原则、方法作了详细规定。在构造方面，规程着重介绍了由于温度变化引起的焊接长钢轨线路钢轨纵向力和支座水平反力的计算方法。日本桥上无缝线路研究应用概况日本在世纪年代初修建新干线时铺设了大量无缝线路，并研究了桥上伸缩力的计算方法。《全国新干线网建筑物设计规范》中规定了各种跨度桥梁铺设无缝线路的技术条件，并在桥梁壤台的设计中考虑了线路纵向力的作用。曰本在钢桥上铺设无缝线路时，根据梁长和桥长的不同来决定桥梁支座的布置方式、伸缩调节器的设置和桥上线路纵向阻力等参数。对于线路的纵向阻力的取值有以下几种情况。跨度以下、桥长大于的桥梁，将相邻桥跨的固定支座和活动支座设在同一桥壤上，线路纵向阻力采用线。钢桥跨度及以下、桥长不超过时，线路纵向阻力随桥长的增加而增大，有、、线之分。但在既有线上，考虑钢轨的发展，不论梁或桥的长度是多少，线路纵向阻力一律采用线。在板式轨道桥梁上也采用这一阻力值。桥上钢轨折断的容许断缝取值：钢轨为，钢轨为。 北京交通大学硕士学位论文其他国家及组织桥上无缝线路研究应用概况除了德国、日本等铁路建设较为发达的国家外，前苏联、美国、南非等国家的学者如对桥上无缝线路设计也进行了广泛的研究，为桥上无缝线路的发展做出了贡献。年，前苏联学者鲍列耶夫柯提出了一种计算桥上无缝线路附加力的解析方法。年前苏联的安德烈耶夫和格雷比那也提出了一种计算桥上无缝线路制动力的解析方法。年原捷克学者提出了准静力模型，将钢轨和梁体简化为杆，钢轨与梁跨和路基采用纵向弹性支承联接，釆用微分方程求解，可以计算制动力的分布，但无法考虑梁跨烧曲力的影响，且在跨数较多时，计算精度较低，甚至无法进行求解。年印度的和按列车轴距划分单元，将梁轨系统离散化，用传递矩阵法求解烧曲力。世纪年代国外许多有关无缝线路计算的论文都采用有限元法对纵向力进行分析计算，荷兰的在其编著的《》一书中对纵向附加力进行了专门讲述，并总结了国际上常用的几种阻力模型】。前苏联铁路规定，在跨度大于的桥上铺设无缝线路时，桥上线路要使用一定数量的型扣件扣紧钢轨。在单跨超过和多跨总长超过的桥上铺设无缝线路时，要进行特殊设计。国际铁路联盟（试验研究所（自年起专门对桥上无缝线路的制动力和启动力进行了多方面的研究，对各种类型桥梁上轨面制动力率和有效制动力率进行了测试。另外，随着世界铁路的发展及各国对无缝线路研究的深入，国际铁路联盟编制了《梁轨相互作用计算的建议》（作为桥上无缝线路的设计参考。我国桥上无缝线路研究设计现状从世纪年代开始，我国对铁路桥上无缝线路梁轨相互作用的原理进行了大量试验研究，对中小跨度桥梁及大跨度桥梁的桥上无缝线路受力机理进行了深入探讨，为桥上无缝线路的铺设提供了理论和方法，为完善无缝线路的理论和扩大无缝线路的铺设做出了贡献。世纪年代，我国首先在京广线琉璃河大桥上铺设了无缝线路。此后，铁科院、西南交大、北方交大、长沙铁道学院、兰州铁道学院、铁道部第三勘测设计研究院等单位开始系统地对桥上无缝线路的伸缩力、烧曲力、制动力、断轨力、梁曰温差影响等幵展理论研究、模型试验和现场测试，逐步建立以梁轨相互作用原理为基础的纵向力计算方法，形成了较为完善的一般桥上无缝线路计算、设计理论体系。世纪年代初，我国在上承板梁和预应力混凝土梁上也铺设了无缝线路， IIW并进行了伸缩力、烧曲力及各种计算参数的实桥测试和模型试验。试验结果表明，温度力除和温度变化、纵向阻力有关外，还与桥梁跨度有关，但并不随桥跨数量增多而无限增加；同时还发现，上承板梁在烧曲作用下固定端位移为，钢轨在该处约产生的拉力，活动端纵向力值较小，桥跨两端纵向力之差反作用于桥梁，并传给支座和壤台。我国首次提出了桥上无缝线路钢轨中还存在烧曲附加力，并且烧曲力的作用在轨道和桥梁的设计中不可忽视。年，铁科院在环形试验基地进行了列车通过钢轨断缝的安全试验。通过纵向力的测试，在研究梁轨相互作用的基础上，建立了中小跨度桥上无缝线路伸缩力、烧曲力的计算理论和方法。经过实际铺设的检验，这一原理和方法于世纪年代得到了普遍采纳和应用。年，铁道部科学研究院卢耀荣釆用试验和统计分析所得非线性阻力函数，建立了以梁轨相对位移为基本未知量的非齐次微分方程，并用龙格库塔数值解法求解伸缩力和烧曲力。研究假设梁的位移与轨道无关，由不同荷载单独作用于梁时的平移与旋转效应叠加计算出梁的上翼缘位移。同样对于终点的位移边界条件和力的边界条件也应进行校核，不满足时应重新假定路基起始长度。年，蔡成标】建立了梁轨作用的整体有限元静力分析模型，对道碎、桥梁、壤台进行了合理简化，用轨下垂直弹黄传递竖向力，水平弹簧连接于轨道节点与桥梁上翼缘模拟道床纵向阻力梯度，用带刚臂的梁来反映在平截面假定下桥梁上、下翼缘绕中性轴的旋转，但由于轨道节点和桥梁上翼缘节点重合而没有错开，桥梁中性轴以上的刚臂有一倾角。同年，王天伟丨】对高壤桥的制烧力、路基有荷阻力、无荷阻力、桥上阻力、活动支座摩阻系数的模型试验测试结果都进行了分析，认为不考虑桥堪刚度差别将给高缴桥的纵向力计算带来较大误差。同时用竖向静荷载作为制动力并叠加晓曲力来代替制烧共同作用时的纵向力进行设计将造成较大误差。年，蒋金洲】对钢轨位移为基本未知量的烧曲力微分算法进行了研究，以起点和终点钢轨力等于零为边界条件，将钢轨离散为个单元，每段单元可以解出含待定系数的微分方程的解析解，根据不计轨道影响时的桥梁上翼缘位移，利用节点钢轨位移和钢轨力连续的方法组集线性方程组解出系数。随着计算机性能的提高及有限元技术的发展，越来越多的学者利用有限元法进行梁、轨纵向相互作用机理的研究。另外，考虑到桥梁、壤台及荷载具有很强的空间性，桥上无缝线路纵向附加力计算理论也由平面模型向空间模型转化。年，卜一之丨】对各种纵向阻力、制动力率、加载长度等参数取值进行了建议。用等效的理想弹塑性的水平二力杆模拟纵向阻力，对不同阻力和不同下部结构刚度的各种梁轨体系进行了静力非线性计算研究。 北京交通大学硕士学位论文年，阴存欣深入探讨了梁轨相互作用原理，论述了各种纵向力的产生机理及其求解方法，对传统的微分方程解法和现代的数值解法进行了分析与对比，并编制了适用于大型桥梁结构纵向附加力静动力非线性分析的有限元软件。运用所编程序对常用多跨简支梁的各种纵向力影响因素，包括纵向阻力、跨数、下部结构刚度、支座型式等进行了分析，对桥梁纵向传力特点尤其是桥梁设计所用的有效制动力率和轨面制动力率的关系进行了研究。年，邱绪建【基于有限单元法求解钢轨纵向附加力，编写了非线性有限元计算程序，建立了桥轨一体化模型，确定了城市轨道交通桥上无缝线路桥梁、轨道的材料参数以及竖向荷载、温度荷载具体范围和数值，对城市轨道交通桥上无缝线路伸缩附加力以及烧曲附加力进行了计算分析。年，徐庆元建立了梁、轨相互作用三维有限元空间静动力学模型，分析了高速铁路桥上无缝线路纵向力的特点；在研究高速铁路制动荷载的基础上，对高速铁路桥上无缝线路制动附加力的动力效应的影响因素进行了分析；考虑车线桥的耦合振动，建立了动态烧曲力计算稱合动力学模型，对高速铁路桥上无缝线路烧曲附加力动力效应的影响因素进行了研究。年，陈丹华丨对简支梁长桥用集中质量法进行简化，将轨、梁、碎、缴的特性集中于缴台上，根据机车动力学原理得出的轨面制动力时程，对制动作用下的桥壤进行了动力反应分析，对短桥建立了整体化模型。模型的最大特点是模拟纵向阻力的抗弯杆件为一端铰接一端固结，并根据杠杆原理用空间离散法将制动力谱离散到桥上节点，获得节点时程，为下一步输入桥线整体模型进行计算作准备。年到年间，中南大学潘自立、李伟强、朱文珍、唐乐】根据广义变分原理，建立桥上无缝线路有限单元非线性方程组，编制计算程序求解桥上无缝线路纵向附加力，研究了铁路简支梁桥、一般连续梁桥、新型铁路桥梁的纵向附加力及其特性，求解结果与试验结果有很好的统一。年，陈鹏等人【】通过建立连续梁桥上无缝线路的有限元模型，计算连续梁桥上无缝线路纵向附加力，同时分析不同的线路纵向阻力、固定支座布置布置、跨数及联数对纵向附加力的影响，总结了相应的变化规律。年，申晓鹏运用软件分别建立險道、长大坡道、小半径曲线、高架桥模型，进行准静态和瞬态动力学分析。得出不同工况下钢轨支承间距与支承刚度对轨道结构力学参数的影响情况，并最终给出选择匹配的钢轨支承间距与支承刚度的建议。近年来，北京交通大学高亮教授与其研究团队对高速铁路桥上无缝线路开展了细致深入的研究。建立了桥上不同无碎轨道结构无缝线路（包括型双块 ^式、板式无炸轨道，纵连板式无炸轨道、有昨轨道无缝线路纵横垂向空间親合模型，分析了无碎、有碎轨道及桥梁设计参数，尤其是长大桥梁设计对无缝线路稳定性的影响规律，提出了合理、完善的桥上无炸轨道无缝线路的研究模型，对高速铁路桥上无缝线路的参数设计提供了理论支撑。年，曲村等人【建立了钢枏梁桥上无缝线路空间稱合模型，充分考虑了钢析梁桥纵梁、横梁、衍杆、桥缴和无缝线路钢轨、扣件、轨枕等的细部结构及各部件对整体力学特性的影响，计算了钢轨及桥壤在温度荷载和车辆荷载作用下所产生的附加力、梁缝纵向变量、钢轨横向变形、桥梁竖向烧度等指标。此外，国内许多学者针对曲线桥上无缝线路也开展了一定的研究。年铁道第四勘察设计院工程师孙立以双流溪大桥为例，提出了曲线连续梁桥上无缝线路采用常规制动与烧曲力叠加的计算方法，建立了线桥缴一体化计算模型，采用有限单元法及牛顿迭代法求解，对《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》部分计算方法及参数的合理性进行了探讨。同年，中南大学李秋义⑷对曲线桥上无缝线路横向力的计算及降低桥上无缝线路钢轨纵向附加力的措施进行了研究。研究认为在小半径曲线上铺设无缝线路，钢轨温度力以及伸缩力和烧曲力都会产生径向分力，但伸缩力和饶曲力的径向分力较小，而温度力的径向分力随温差的增大而增大，其对桥壤的影响不可忽视。此外，城轨高架桥一般采用轻型柔性壤，在小半径曲线上，由于承受较大的横向力，还应对桥堪横向进行相应检算，以确保桥壤的安全。年，中南大学李保友、唐进锋等力在进行曲线刚构桥上无缝线路附加纵向力理论分析时，将钢轨离散成梁单元，在单元的节点处钢轨受到道床的垂直反力、纵向力和轨道法线方向的横向力作用，建立了以轨道、桥梁、支座、壤台和基础为整体结构的附加纵向力计算有限元模型，并依据“对号入座”法则编制了计算曲线刚构桥上无缝线路受力的程序。年，铁道第三勘察设计院集团有限公司郭郿通过对小半径曲线地段桥上无缝线路的设计研究后认为小半径曲线地段桥上无缝线路设计应重点从提高线路横向阻力、降低桥上无缝线路钢轨附加力、适当提高设计锁定轨温等方面考虑。年，曾宪海、蒋金洲在进行高速铁路曲线地段长大连续梁桥无缝线路方案研究中以温福线飞云江特大桥为例，通过计算分析提出髙速铁路曲线地段长大连续梁桥无缝线路设计的个方案。经方案比选后认为，采用超小阻力扣件系统的方案使高速铁路曲线地段长大连续梁桥无需设置钢轨伸缩调节器，无缝线路能满足高速列车安全、舒适的运营要求。年，西南交通大学魏贤奎、王平等针对小半径曲线桥上无缝线路稳定性问题，提出一种无缝线路稳定性加强方案，即采用护轨横揮将根护轨连接起 北京交通大学硕士学位论文来形成衍架结构以提高轨道框架刚度，进而提高线路的稳定性。建立了考虑护轨作用的计算模型，分析护轨本身和加强方案对桥上无缝线路稳定性的影响。研究建议在进行小半径曲线桥上无缝线路稳定性分析时应考虑护轨的影响；在加强方案下，曲线半径大于地段的无缝线路稳定性均能够得到提高，且随着曲线半径增大，提高量显著增大。目前，国内外对于直线桥上无缝线路的研究已经较为成熟，而对于曲线桥上无缝线路的受力及变形特性尚未开展系统的深入研究。曲线桥由于梁体几何形状的特殊性，在温度及列车荷载作用下，其受力及变形与直线桥梁相比具有更为复杂的特性，其对无缝线路附加力的影响也与直线桥梁不同，因此，在设计时应引起特殊关注。尤其是在我国东北寒冷地区巨大的轨温差作用下，既要考虑曲线上无缝线路稳定性的保持，又要实现桥上无缝线路梁轨合理相互作用，这在国内外的研究较为少见。亟需对寒冷气候条件下曲线桥上无缝线路受力特性及设计参数的合理取值进行深入的研究，为曲线桥上线路的无缝化提供合理依据。无缝线路监测技术研究现状在无缝线路状态监测研究方面，钢轨温度力、轨温、位移等指标成为国内外学者共同关注的问题。年，美国用机械应变计测量钢轨纵向力。当钢轨处于自由状态时，在轨腹中性轴上刻出间距为或两条刻线，记下初读数。该长度变化即为应变值。在测试过程中用一段标准短轨作参照，将之放在待测钢轨旁边。在不同的温度下可测出标准短轨的长度变化，比较两个长度可求出应力值。英国铁路技术中心用振弦法测量钢轨纵向力。该测力传感器是外径约的钢环里面固定两条互相垂直的鹤丝作振弦。在钢轨中性轴上钻一小孔，塞进振弦传感器。钢轨纵向力的变化改变了小孔的形状，从而改变了振弦传感器两根弦的长度和自振频率，可通过两个频率的差反映钢轨纵向力的变化。该方法需在轨腰上进行钻孔，对钢轨造成一定的破坏。南非曾开发了钢轨伸缩力测试系统，并对位于赛申萨尔达尼亚铁路线上的象河桥进行了长期的监测工作。象河桥在全跨长范围内铺设无缝线路，桥梁结构由两侧分别锚固在桥台的混凝土连续梁和中间一跨混凝土简支梁组成，连续梁可通过伸缩缝在靠近简支梁的梁端自由伸缩。测试表明，钢轨在伸縮缝附近承受着较大的伸缩力。年，日本铁路公司开发了超声波声音弹性法和巴克豪森磁噪音法等两种新的钢轨纵向力测定方法，并采用这两种方法进行了验证试年，波兰 |IWAdamBartosiewicz等学者提出，超声波应力检测可应用于检测调直后钢轨内的纵向残余应力、整体车轮轮網内的应力以及辉接长钢轨内的温差力。并用次表面纵波测量了辉接长钢轨内的纵向应力分布，同时开发了用于烤接长钢轨内热应力检测的超声波应力计。年，由美国联邦铁路局提供支持，内布拉斯加林肯大学进行了一项利用超声波对钢轨纵向应力进行检测的研究【。该研究采用亚表土波长测量双传感器配置技术。声波传播速度与钢轨纵向应力成正比。测量结果表明，钢轨中的应力与波速之间的关系为线性。年，天津大学的杨蕾、侯春萍等人介绍了无缝线路轨温实时监测系统的硬件及软件设计。在该系统中，利用单片机对传感器进行远程控制和数据传输，借助串行通信实现人机交互控制，极大方便了铁路工务部门对轨温的监控及相应轨道维护策略的制定。年，北京交通大学刘衍峰、高亮】在综合分析既有的道床状态指标测试方法的基础上，采用自研的道床状态测试设备，对秦沈客运专线道床在施工过程中纵向及横向阻力、道床支承刚度、密实度进行了测试工作。年，石家庄铁道大学的刘永前等【】提出了无缝线路钢轨温度力测试的位移法。通过建立无缝线路轨道力学模型分析温度力变化时侧向力及其作用位移的变化规律，并结合标定试验对上述规律进行了参数修正，最终实现对钢轨轴向温度力的精确测试。年，中南大学张向民等人【对青藏线高原地区无缝线路冬季、夏季道床横、纵向阻力与轨道原始弯曲进行了测试，分析了高原气候对无缝线路道床状态参数的影响。年，华东交通大学冯绍敏等人基于应力应变原理研制了适用于高速铁路长大桥梁无碎轨道无缝线路长期实时监测系统。并利用远程监测所得到的应变，推导了钢轨所受伸缩附加力的分布特征。年，张凤林等人【⑷研发了高速铁路无缝线路钢轨实时应力与锁定温度远程自动监测系统，并在在郑西高速铁路华山北西安北站的大跨度连续梁的桥上无缝线路、桥上道盆区上得到了成功应用。年，中南大学张向民等人【研发了适合青藏高原恶劣气候环境的气温轨温自动采集存储系统。通过对青藏铁路风火山險道内外的气温、轨温为期年的观测，获得了其变化特点。并在此基础上，进行了风火山險道无缝线路锁定轨温设计，分析了风火山降道无缝线路采用长钢轨贯穿險道布置方式的可行性。年，华东交通大学孙茂棠等人基于平台及相关硬件设备，开发了铁路无缝线路钢轨温度实时监测系统。该系统实现了数据采集、数据 北京交通大学硕士学位论文传送、监控中心实时显示和储存及数据共享等基本功能。通过钢轨的实时轨温和锁定轨温，可推导出钢轨的实时温度应力，为工务维修作业提供指导。年，大连理工大学张海等人采用应变电测法在长的无缝线路段对线路实际锁定轨温的变化进行了为期一个月的在线监测试验，并通过无线传感器网络的方式采集和传输数据。通过对不同区段实际锁定轨温的变化分析认为，道盆区附近起点处实际锁定轨温变化较大，而远离道盆区的轨道段变化较小。通过上述分析可知，传统的无缝线路受力及变形检测方法多以人工检测为主，受天窗时间限制，难以捕捉无缝线路受力或变形最不利的状态，无法满足对无缝线路状态实时掌控的需要。而传统的轨道结构监测多釆用基于电阻应变片、应变计等，并以电缆作为模拟信号传输载体。这种传统监测技术在寒冷地区无缝线路的长期监测应用中，受到铁路现场的寒冷低温环境、温湿度交替变化、灰尘、雨雪雾等因素的影响，难以实现长期、远距离、自动化的稳定监测。因此，有必要对从数据采集、数据传输到数据分析的一整套寒冷地区无缝线路长期监测系统进行研发，实现无缝线路稳定性状态的实时监测，保障寒冷地区无缝线路的行车安全，为线路的养护维修提供合理依据。本文研究内容为解决曲线无缝线路与寒冷气候适应性及与复杂线下基础协调性的难题，实现小半径曲线无缝线路在寒冷地区的推广应用，本文首先通过国内外既有资料的调研分析及对现场试验的总结，对寒冷地区无缝线路关键设计参数的取值进行研究。在此基础上，基于数值仿真方法，对路基上小半径曲线无缝线路、曲线桥上无缝线路的受力及变形特性、铺设范围及加强措施进行研究分析。并在寒冷地区对小半径曲线无缝线路进行长期监测研究，对无缝线路的设计及养护维修提出合理建议。具体研究内容如下：寒冷地区无缝线路关键设计参数取值研究对国内外无缝线路设计规范及资料进行分析总结，结合现场及室内试验结果，分析长期低温条件对无缝线路轨道结构部件性能的影响（如扣件纵向阻力、道床阻力、轨下塾板刚度等，提出寒冷地区无缝线路设计参数的合理取值。路基上小半径曲线无缝线路设计研究建立路基上小半径曲线无缝线路稳定性分析模型，对曲线无缝线路的稳定机理及设计参数的影响规律进行分析，明确寒冷地区小半径曲线无缝线路的铺设范 ^围，并对加强措施的效果进行分析。曲线桥上无缝线路设计研究建立无缝线路曲线桥空间稱合模型，对比寒冷气候条件与普通气候条件下曲线桥上无缝线路受力变形的差异。分析无缝线路设计参数、曲线桥梁结构设计参数对无缝线路受力及变形的影响规律，并提出合理的加强措施。小半径曲线无缝线路长期监测技术研究研发适用于寒冷气候条件下无缝线路轨温、位移长期监测系统，在我国东北地区建立小半径曲线无缝线路稳定性长期监测工点，利用无线传输技术实现对小半径曲线无缝线路的轨温、横向及纵向位移、轨距的长期实时自动监测。通过对监测数据的分析，对小半径曲线无缝线路的养护维修提出合理建议。 寒冷地区无缝线路设计关键参数研究寒冷地区无缝线路设计关键参数研究设计参数是无缝线路理论体系的重要组成部分，是无缝线路受力特性分析及设计检算的基础。本章通过对国内外无缝线路设计参数的取值研究，结合相关试验结果，分析寒冷地区气候环境特点对无缝线路轨道结构状态参数的影响，提出寒冷地区无缝线路设计参数合理取值，为寒冷地区无缝线路设计研究奠定基础。桥梁及钢轨温差研究桥梁温差是桥梁梁跨结构最大温度差；钢轨温差是指随环境气温变化而产生的钢轨温度变化。一般最高轨温要高于最高气温，最低轨温则与最低气温接近。桥梁温差和钢轨温差是桥上无缝线路设计、施工及养护的重要参数。德国规范中关于桥梁温差的规定为：对于混凝土梁及结合梁桥，在特殊情况下计算纵向力时，一般以年温差±的温度差进行计算。《铁路桥梁及其它工程结构物规范》（规定：在特殊情况下计算纵向力时，钢轨的温度变化允许用对称的温度变化±。桥梁与钢轨的温差一般不超过±。日本对于桥上无缝线路计算所用的桥梁温差，若按平均温度计算，则一般地区桥梁温差为±，寒冷地区桥梁温差为±’。欧洲规范（中规定：计算无缝线路固定区伸缩力时结构温差考虑年温差，为‘钢轨的温差为计算无缝线路伸缩区堪台伸缩力时梁轨温差为当计算壤台制动力、启动力与固定区伸缩力迭加时，梁体温差按折减考虑。我国最新的《铁路无缝线路设计规范》（规定混凝土桥上无缝线路在计算时取梁日温差±，钢梁日温差取±。该规范还对我国各地区年年的最高、最低气温及相应的轨温数据进行了统计。我国地域辽阔，年轨温差相差较大，对于广东、广西等南方地区，年轨温差仅：我国东北地区，如辽宁、吉林等地的年轨温差均可达到以上，已属于寒冷地区；而内蒙古、新疆、黑龙江等地部分地区的年轨温差可达到以上，属于严寒地区。根据北京交通大学及中南大学在青藏铁路格拉段对多架桥梁梁温及钢轨轨温的近年的观测结果可知，高原寒冷地区梁体最大日温差均在左右小于《铁路无缝线路设计规范》中规定的日轨温差最大可达到。每年月份至次年月份之间，梁温及轨温变化较为剧烈。 北京交通大学硕士学位论文综上分析，我国寒冷地区桥梁日温差釆用《铁路无缝线路设计规范》中规定的士接近实际情况并有一定的安全余量。在参数分析时，可结合国外桥梁温差取值，研究到±。考虑到寒冷地区巨大的年轨温差，在本文无缝线路力学性能分析中，钢轨温升最大取为，冬季温降最大取为。线路阻力研究德国在铁路桥梁设计中线路纵向阻力釆用理想弹塑性阻力模型，当扣件为常阻力扣件时，线路纵向阻力与位移的关系见图。目前，德国桥上无缝线路设计也常采用小阻力扣件，如弹条小阻力扣件，每一扣件节点的线路阻力约即轨。一——————■一—‘————辦我鼂无一—位图德国规范中线路纵向位移阻力关系图根据日本的现场实验可知：道床纵向阻力和轨枕位移量的关系如图中曲线①；在温度和位移量的计算中，阻力为恒定值时，直线③近似于塑性；要求精密计算时，近似于折线②的弹塑性，在某一范围内位移量与轨枕移动量成比例，当轨枕位移量超过某一值后再增加时，阻力近似于定值。道床纵向阻力的最大值因轨道结构、道床揭固状态等的不同而不同，在既有线上一般为是轨，图中折线②的弯折点所对应的轨枕位移量是。牟①“轨枕移动量，图日本道床纵向阻力特性 寒冷地区无缝线路设计关键参数研究在大量线路纵、横向阻力试验研究的基础上，我国《铁路无缝线路设计规范》中规定对于常阻力扣件条件下，道床纵向阻力可按照表取值，道床横向阻力可按表取值。表有碎轨道道床纵向阻力（轨）有载轨枕类型无载机车下车辆下型混凝土轨枕；根新型混凝土轨枕根表有昨轨道等效道床横向阻力（轨枕类型等效道床阻力新型混凝土轨枕根型混凝土轨枕根寒冷地区昼夜温差较大，一年处于低温冬季的时间较长，道床及钢轨扣件长期在寒冷气候条件下服役，可能会对其性能产生影响。在青藏线上对型混凝土枕铺设根条件下道床的状态参数的测试结果】为道床纵向阻力为轨，与规范相比增加了约道床横向阻力测试结果为，与规范相比增加了约。可见寒冷地区道床在冬季常处于冻结状态，其线路阻力会增加，而线路纵向阻力增加幅度更为明显。扣件阻力对于限制钢轨相对轨枕的纵、横向位移尤为重要，而在寒冷低温的条件下，扣件的阻力会有所损失。根据相关测试研究丨在低温时，扣件阻力约降低在温度为时，扣件阻力降低约。因此，在进行寒冷地区无缝线路设计时，应考虑到冬季温降所带来的道床阻力的增加及扣件阻力的损失。根据测试结果，对型混凝土轨枕轨道结构提出寒冷条件下无缝线路设计参数：道床纵向阻力为轨；道床横向阻力为；扣件纵向阻力为组。 北京交通大学硕士学位论文轨下弹性塾层刚度研究轨下塾层刚度是决定轨道结构刚度的重要因素，是影响轨道结构受力及列车运行品质的关键。而弹性垫层通常为有机高分子材料，如橡胶、聚氧酷等。这类高分子材料的性能受温度变化的影响极为明显。在寒冷地区长期低温条件下，轨下塾层刚度的变化对无缝线路轨道结构受力及变形具有一定的影响，在设计时应加强关注。目前，国内外对于低温下轨下弹性垫层刚度的变化规律的研究并不多见。德国的福斯罗公司和卡伦贝格公司分别对两种无昨轨道常用扣件型、型）弹性垫层刚度进行过一定的研究。测试结果表明，随着温度的降低，轨下弹性垫层刚度逐渐增大。我国铁道科学研究院对我国无碎轨道常用扣件、型扣件弹性塾层刚度随温度变化的特性进行了测试】。研究表明，弹性塾层在某一温度环境下放置小时后其静刚度值即可基本稳定。对于型橡胶垫板，当环境温度由室温降低至后，其静刚度会增加约当环境温度由室温升高至后，其静刚度降低约。对于型微孔聚氣醋弹性垫板，当环境温度由室温降低至°后，其静刚度会增加约当环境温度由室温升高至后，其静刚度降低约一。列车制动力率研究列车在桥上无缝线路上制动时，制动力由轨道结构与桥梁共同承受。制动力的大小主要取决于列车竖向荷载及制动力率的大小。而制动力率的大小与轮轨接触表面的条件有很大的关系。欧洲国家普遍以轮轨粘着系数均值作为制动力率的规定值，主要是考虑到列车制动力率不应超过轮轨之间的粘着系数。美国规范的制动力率采用。前苏联规范对制动力率没有做出规定，有效制动力率采一般用。参考欧洲单机紧急制动的试验结果，日本规范的制动力率设定为，考虑大约的制动力由钢轨传走，有效制动力率取，但除机车外制动力率随编组长度逐渐减小。国际铁路联盟试验研究所在多个国家的座桥的试验中，测得的列车减加速度范围在制动力率均值为。我国“八五”国家科技攻关项目《高速铁路线桥降设计参数选择的研究》中提供我国轮轨粘着系数。该粘着系数是中国（湿润轨面； 寒冷地区无缝线路设计关键参数研究、日本（湿润轨面、美国（良好轨面和不良轨面的平均值）三国制动停车时粘着系数的平均值。该粘着系数的取值与北京交通大学在对列车制动荷载的相关研究中得出的主型车辆单车制动力率在左右的结论较为相符。我国现行的《铁路桥涵设计基本规范》（对桥梁结构所承受的有效制动力率规定为。寒冷地区冬季长期积雪，钢轨表面覆盖积雪时，会使轮轨间粘着系数降低；昼夜大温差作用下，冷凝作用导致钢轨表面湿润或结有薄冰，进一步导致轮轨粘着系数降低，降幅可达。当粘着系数下降的幅度严重影响列车的牵引和制动性能时，需采取一定措施来提高粘着系数，增加制动力率，如在轮轨接触界面撒砂。一般而言，撒砂后轮轨粘着系数可增加约【。】。因此，在对寒冷地区无缝线路力学特性进行分析时，需考虑到制动力率的变化问题。本章小结本章主要对国内外无缝线路关键设计参数取值进行了总结，并结合相关测试研究结果，对寒冷低温条件对轨道结构参数的影响进行了分析，提出了适用于寒冷地区无缝线路的设计参数：我国寒冷地区桥梁日温差采用《铁路无缝线路设计规范》中规定的±接近实际情况并有一定的安全余量。考虑到寒冷地区巨大的年轨温差，钢轨温升最大取为冬季温降最大取为。寒冷地区道床在冬季常处于冻结状态，其线路纵向阻力会增加约道床横向阻力增加约。而在寒冷低温的条件下，扣件的阻力会有所损失。在温度为时，扣件阻力降低约。寒冷低温条件对轨下弹性塾层刚度有较大的影响。对于像胶材料的轨下塾板，当环境温度由室温降低至°后，其静刚度会增加约。寒冷地区冬季长期积雪，昼夜大温差作用下，冷凝作用导致钢轨表面湿润或结有薄冰，可导致轮轨粘着系数降低撒砂处理后，轮轨粘着系数可增加约。因此在设计时应考虑制动力率变化的情况。 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究寒冷地区路基上小半径曲线无缝线路设计研究曲线是铁路设计中不可缺少的特殊平面线形。当无缝线路应用于曲线线路上时，由于曲线自身存在一定的弯曲，导致无缝线路稳定性的保持面临较大的难题。这种问题在大温差的寒冷地区更为突出，且随着曲线半径的减小，无缝线路发生胀轨跑道等失稳问题的几率大大增加。此外，列车在通过小半径曲线时，会对轨道施加横向水平力，使轨道产生横向位移，对轨道强度和稳定性造成不利影响。因此，本章从保障线路稳定性及安全性的综合角度出发，对寒冷地区小半径曲线无缝线路稳定性的影响因素、铺设范围及加强措施进行相关研究。小半径曲线无缝线路稳定机理与直线段无缝线路相比，在夏季高温季节，由于线路线型的特殊性，曲线段上的无缝线路钢轨内部巨大的温度压力将产生指向曲线轨道外侧的径向分力”式中度压力，一曲线长度，一曲线半径，轨内部附加径向分力，。由上式可知，钢轨温升越大，即钢轨内温度压力越大，曲线内的径向分力越大。并且曲线的半径越小，钢轨内的径向分力也越大。的方向同无缝线路胀轨的方向一致，与道床横向分布阻力的方向相反，因此过大的径向分力有可能产生胀轨跑道现象，使轨道丧失稳定性。此外，当列车通过曲线时，轮对横向水平力的作用会迫使轨道产生一定的横向位移。在温度力与列车荷载的共同作用下，若线路不平顺，道床较松动，则无缝线路的变形量将加大，变形后不能完全复原，从而产生残余变形。此时，钢轨、轨枕、道床等都处于受力状态。当温度再度上升时，线路将在上次残余变形的基础上附加新的横向变形。若轨温反复升降，线路的残余变形量将不断积累扩大，最终影响无缝线路的稳定性。通过分析可知，温度升高引起的曲线无缝线路钢轨轴向压力是构成稳定性问题的根本原因，列车动力作用是辅助影响因素。因此，要增强小半径曲线无缝线路的稳定性，就要控制温升，减少轨道初始不平顺，增强道床横向分布阻力，增 北京交通大学硕士学位论文大曲线地段无缝线路的稳定性安全储备量。但寒冷地区冬夏钢轨温差巨大，若为控制钢轨温升而一味提高锁定轨温会导致冬季钢轨内部温度拉力过大，极易发生钢轨折断，严重威胁行车安全。因此，寒冷地区小半径曲线无缝线路的设计还应对轨道结构的安全性进行关注。小半径曲线无缝线路稳定性分析模型的建立钢轨钢轨采用标准的钢轨，极限强度为，屈服强度为容许应力为。钢轨采用梁单元进行模拟。为便于模型的建立，在保持钢轨截面高度、质心及惯性矩不变的前提下，对钢轨截面进行了简化。钢轨模型如下图。图钢轨有限元模型图轨枕有限元模型轨枕轨枕采用型混凝土轨枕，混凝土型号为，密度为，弹性模量为，泊松比为。轨枕采用梁单元进行模拟，尺寸为。轨枕截面模型如图。扣件扣件采用型弹条扣件，扣件的垂、横向刚度采用线性弹簧单元进行模拟，纵向阻力采用非线性单元进行模拟。扣件垂向、横向分别刚度为、。扣件纵向阻力根据北京交通大学的实测结果进行模拟，阻力如下表所示，纵向阻力曲线如图所示。表型弹条扣件阻力表（扭矩为时）位移阻力组） 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究二，■‘，丨—：广一位移图扣件弹賛单元模型图弹条型扣件纵向阻力道床道床采用实体单元模拟，道床密度采用秦沈客运专线实测值，枕下支撑刚度也采用实测值。道床顶面宽，边坡坡度，碎肩堆高。道床横向阻力采用《铁路无缝线路设计规范》中的规定值，纵向阻力采用轨。建立小半径曲线无缝线路有限元模型如图。图小半径曲线无缝线路有限元模型根据实测轨温变化，将由模型计算的小半径曲线钢轨横向累计位移与实测钢轨横向累计位移进行对比可知，实测中因有列车横向力作用的影响，因此实测值与理论值有一定的偏差，但两者变化规律与数值大小上较为吻合，所建模型可用于进一步理论分析。芒妄一计算值￠测试日期图无缝线路稳定性分析模型理论计算与实测数据对比 北京交通大学硕士学位论文寒冷地区小半径曲线无缝线路力学特性我国普通气候地区无缝线路温升一般为，温降为寒冷地区轨无缝线路温升为，温降一般可达到。两种气候条件下，半径的曲线无缝线路受力变形特性如图、图所示，变形及受力最大值对比见表。撒糾—寒冷地区季升：机晰⋯普通地区垔季供和升丨：搞套；雄‘一‘―农：士’士士■‘°伽钢软轴向长度图不同气候条件地区夏季钢轨受力特性誦—⋯寒冷地区垔季供純升普通駆秘升⋯料躯冬季降；。；碧爲香东丨丨知：；：；；‘“么‘。钢轨轴向长度图不同气候条件地区钢轨横向变形特性表寒冷地区与普通地区小半径曲线无缝线路温度力、位移极值对比夏季冬季普通地区寒冷地区普通地区寒冷地区钢轨温度力钢轨横向位移钢轨纵向位移在图、图及表中负向温度力表示钢轨受压，负向位移表示钢轨收缩。由图中可知，小半径曲线在均勾温度荷载作用下的受力及变形以曲中点为中 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究心呈对称分布。通过对比可知，寒冷地区无缝线路在夏季温升条件下的钢轨受力及变形均比普通地区无缝线路大约冬季温降条件下的温度力及变形与普通地区相比，增加近倍。可见寒冷地区无缝线路的稳定性及安全性的保持面临更大的挑战。小半径曲线无缝线路稳定性影响因素分析曲线半径的影响改变曲线半径为、、、、、，在轨温温升时，考察曲线半径对无缝线路钢轨温度压力及钢轨纵、横向位移的影响。表曲线半径对无缝线路受力及变形的影响钢轨最大横钢轨最大纵钢轨最大温钢轨最大温度力钢轨允许最大半径向位移向位移度力径向分力温度压力注表中钢轨允许最大温度压力按“统一无缝线路稳定计算公式”计算得出，己考虑安全系数二度力§允许大湿度压二。■一■。、“、“‘■”‘■■‘“■曲线半径曲线半径图曲线半径对无缝线路供轨位移的影图曲线半径对无缝线路锢轨受力的影表与图、图中显示了曲线半径对无缝线路钢轨受力及纵、横向变 北京交通大学硕士学位论文形的影响。分析可知在曲线地段，钢轨在温度力作用下的横向位移大于纵向位移，可见当曲线无缝线路内部存在巨大温度力时更易发生横向变形失稳。随着曲线半径的增加，钢轨的纵、横向位移均减小。曲线半径由增加至，钢轨纵、横向位移分别降低、。钢轨温度力随着曲线半径的增加略有增长，主要原因在于钢轨纵向位移降低，钢轨内部温度力的释放减小。曲线半径由减小至时，钢轨温度力径向分力有明显的增加，增长约。此外，在温升的情况下，只有当曲线半径大于等于时，无缝线路钢轨温度力才能满足允许最大温度力的条件。扣件纵向阻力的影响为考察扣件纵向阻力对曲线无缝线路稳定性的影响，调整扣件纵向阻力为、、、、组，在轨温温升时，扣件纵向阻力对半径为的曲线无缝线路钢轨温度压力及钢轨纵、横向位移的影响如表。表扣件纵向阻力对无缝线路受力及变形的影响扣件纵向阻力钢轨最大横钢轨最大纵向钢轨最大温度钢轨最大温度力组）向位移位移力径向分力■—■一钢轨最大横向位移—一供孰最大滅度力—供轨大纵向位移供孰最大温度力径向分力§。‘■““‘￠““■“乂—‘‘‘—相件级向阻力扣件级向組力电）图扣件纵向組力对无缝线路钢轨位移的影响图扣件纵向阻力对无缝线路钢软受力的影 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究表与图、图中显示了扣件纵向阻力对无缝线路钢轨受力及纵、横向变形的影响。通过分析可知，扣件纵向阻力增加，钢轨的横向变形不变，可见扣件纵向阻力对曲线无缝线路的横向稳定性没有影响。扣件纵向阻力的增加会使钢轨的纵向位移稍有降低。而增加扣件纵向阻力对曲线无缝线路的温度力及径向受力几乎没有影响。可见，通过改变扣件级向阻力无法实现曲线无缝线路稳定性的增加。道床横向阻力的影响改变道床横向阻力为、、、、、在轨温温升时，考察道床横向阻力对半径为的曲线无缝线路钢轨温度压力及钢轨纵、横向位移的影响。表道床横向阻力对无缝线路受力及变形的影响道床横向阻钢轨最大横钢轨最大纵钢轨最大温钢轨最大温度力钢轨允许最大力向位移向位移度力径向分力温度压力注：表中钢轨允许最大温度压力按“统一无缝线路稳定计算公式”计算得出，已考虑安全系数茶■■■‘‘务—“■■■■一■■■■■一‘一———一一丄人，人，入，丄■丄丄丄，乂‘細视力（图道床横向阻力对无缝线路钢轨位移的影响图遒床横向阻力对无缝线路钢轨受力的影响 北京交通大学硕士学位论文表与图、图中显示了道床横向阻力对曲线无缝线路钢轨受力及纵、横向变形的影响。分析可知，随着道床横向阻力的增加，钢轨的纵、横向位移均有所下降，但阻力与位移增量两者间并非呈线性关系，横向阻力对钢轨横向位移的影响更为明显。道床横向阻力对钢轨温度力及其径向分力虽然几乎没有影响，但却是控制钢轨允许温升的关键参数。通过计算可知，对于半径为的曲线，若要在寒冷地区钢轨温升时保持无缝线路的稳定性，应保证曲线段道床横向阻力大于。道床纵向阻力的影响调整道床纵向阻力为、、、、轨，在轨温温升时，考察道床纵向阻力对半径为的曲线无缝线路钢轨温度压力及钢轨纵、横向位移的影响。表道床纵向阻力对无缝线路受力及变形的影响道床纵向阻钢轨最大横钢轨最大纵钢轨最大温钢轨最大温度力力轨）向位移向位移度力径向分力￡，一■一供轨最大横向位移芒一一供轨是大度力遂°供狄大纵向位移忘簡钢執最大潘度力径向分力；■■■摩擎“““““。“■‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘■‘■道床纵向粗力道床级向粗力图道床纵向阻力对无缝线路钢轨位移的影图道床级向阻力对无缝线路供轨受力的影响印丨表与图、图中显示了道床纵向阻力在升温条件下对无缝线路钢 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究轨受力及纵、横向变形的影响。通过分析可知，道床纵向阻力对钢轨的横向位移几乎没有影响，纵向位移随着纵向阻力的增加而降低。道床纵向阻力增加时，钢轨温度力略有增大。道床纵向阻力对钢轨折断后的断缝值影响较大。当道床纵向阻力为、、、、、轨时，在温降条件下，断轨后的断缝值如下表。表道床纵向阻力对无缝线路钢轨断缝值的影响道床纵向阻力轨钢轨断缝值由表可知，当道床纵向阻力过小时，钢轨断缝值远大于规范规定的的要求。因此若要满足断缝值的要求，道床纵向阻力不得小于轨。轨下弹性塾层刚度的影响调整轨下弹性垫层刚度为、、、、在轨温温升时，考察轨下塾层刚度对半径为的曲线无缝线路钢轨温度压力及钢轨纵、横向位移的影响。表轨下弹性塾层刚度对无缝线路受力及变形的影响轨下弹性塾板刚度钢轨最大横向位移钢轨最大纵向位移钢轨最大温度力由表可知，轨下弹性塾层静刚度的变化对小半径曲线无缝线路纵、横向稳定性及钢轨温度力没有影响，这是由于轨下垫层刚度主要影的是轨道结构的垂向受力。当轨下塾层刚度变化时，由钢轨强度决定的允许温升温降及轨道结构受 北京交通大学硕士学位论文力见表，其中设计车型为型电力机车。表轨下弹性塾层刚度对无缝线路允许温升温降及受力变形的影响轨下弹性塾板刚度钢轨垂向位移允许温升‘允许温降枕上压力￡由表可知，随着轨下塾层刚度的增加，由钢轨强度决定的无缝线路的允许温升及温降均有所增加，可见轨下塾层刚度的增加可扩大无缝线路的铺设范围。此外，弹性塾层刚度的增加会使钢轨的动烧度降低，但轨枕上的压力会增加。当轨下弹性塾板刚度增加倍，允许温升增加，允许温降增加‘，钢轨位移降低，轨枕上压力增加。小半径曲线无缝线路铺设范围及加强措施研究基于寒冷条件下设计参数对曲线无缝线路的设计由第章分析可知，寒冷地区长期低温条件下，无缝线路轨道结构部件的特性会发生变化，此时无缝线路的关键设计参数也有所变化。根据寒冷地区低温气候条件对无缝线路关键部件性能的影响，寒冷地区冬季无缝线路线路设计参数与普通气候条件下的设计参数对比见表。表寒冷气候条件下与普通气候条件下无缝线路设计参数对比扣件纵向阻力道床横向阻力道床纵向阻力轨下弹性塾层刚度组轨普通气候条件下低温气候条件下上述两种设计参数计算所得的小半径曲线（以为例）的允许温降及冬季钢轨的受力、纵向与横向位移见表。由表中可知，当采用寒冷条件下设计参数对无缝线路进行设计时，由钢轨强度及断缝值决定的允许温降均有所提高， 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究这主要是受轨下塾层刚度及道床纵向阻力增加的影响。采用寒冷气候条件设计参数时，钢轨的温度力不发生改变，而纵、横向位移均有所降低。表寒冷气候条件与普通气候条件设计参数对无缝线路设计结果的影响钢轨强度决定的钢轨断缝值决定温降条件下钢温降条件下钢轨温降条件下钢轨允许温降：的允许温降轨温度力横向位移横纵向位移普通条件下低温条件下轨道结构选型及铺设范围研究根据《铁路无缝线路设计规范》，目前无缝线路标准轨道结构采用抗拉强度不低于的钢轨，一般客货混运线采用为钢轨。轨枕采用新型混凝土轨枕（根或型混凝土轨枕（根。扣件采用型弹条扣件。道床采用级碎石道碎，肩宽，碎肩堆高为研究上述两种标准轨道结构在寒冷地区无缝线路上的适用性，对采用新型混凝土轨枕（根或型混凝土轨枕（根条件下，不同小曲线半径允许温升温降进行计算，计算结果见表。表标准轨道结构在不同小半径曲线上的允许温升及温降”新型混凝土轨枕型混凝土轨枕允许温升允许温降允许温升允许温降允许温升允许温降允许温升允许温降允许温升允许温降允许温升允许温降表中，无缝线路的允许温降由钢轨强度及断缝值共同决定。将两种轨道 北京交通大学硕士学位论文结构铺设在不同半径曲线上的最大允许轨温差列于图中。溶运：■丨：」广一撕丨丨液《土轨枕轨遒结构—一丨里混凝土铁枕轨道结构■面■，■■■■■曲线半径图两种轨道结构铺设在不同半径曲线上的最大允许轨温差对于新型混凝土轨枕轨道结构，当曲线半径不小于时，其铺设轨温差才可大于，不可在严寒地区（轨温差大于小半径曲线上铺设。采用型混凝土轨枕加强轨道结构后，半径为的曲线无缝线路的允许轨温差可达到，可在寒冷地区铺设；当曲线半径为时，允许轨温差可达即型混凝土枕轨道结构可在严寒地区半径不小于的曲线上铺设。利用所建立的小半径曲线无缝线路稳定性分析模型，计算不同半径条件下曲线无缝线路钢轨允许温升作用下钢轨的纵、横向位移见表。表不同小半径曲线上各轨道结构钢轨纵、横向位移半径新型混凝土轨枕轨道结构型混凝土轨枕轨道结构纵向位移横向位移纵向位移横向位移纵向位移横向位移纵向位移横向位移纵向位移横向位移纵向位移横向位移 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究麵凝土轨枕执道结构绝的帽灌凝土轨枕道结构。。義。蹇。：：：‘曲线半径曲线半径图两种轨道结构钢轨横向位移图两种轨道结构钢轨纵向位移由图、图可更加直观地对比不同曲线半径下各轨道结构的钢轨横、纵向位移。在允许最大温升作用下，两种轨道结构的钢轨纵、横向位移均在铺设半径为时达到最大，之后随着曲线半径的增大而减小。采用型混凝土轨枕结构时，钢轨的纵、横向位移可比采用新型混凝土轨枕轨道结构降低约，可见型混凝土轨道结构的纵、横向稳定性均优于新型混凝土轨道结构，更适于在寒冷地区使用。轨道结构加强措施在温度荷载和列车荷载的共同作用下，小半径曲线钢轨的横向位移会不断地扩大和积累。轨道并未完全丧失稳定，但因弯曲变形量过大而导致列车脱轨同样会造成重大事故。因此，小半径曲线上无缝线路需采取一定的加强措施，以提高线路的横向稳定性，限制钢轨的横向位移。通过节无缝线路设计参数对曲线无缝线路受力变形特性影响规律分析结果可知，加强道床横向阻力是限制钢轨横向位移最为直接有效的方法，如增加道床顶面宽度及碎肩堆高、设置防胀挡板等。采取增加道床顶面宽度至、碎肩堆高为以及设置防胀挡板两种加强措施后，小半径曲线无缝线路在年轨温差（‘作用下钢轨纵、横向位移变化见表表横向阻力加强措施效果对比钢轨横向位移钢轨纵向位移未采取加强措施增加道床肩宽及碎肩堆高设置防胀挡板￡ 北京交通大学硕士学位论文分析可知，采取加强措施后，曲线无缝线路的纵、横向位移明显降低。对比可知，设置防胀挡板对于曲线无缝线路横向位移的控制效果优于增加道床肩宽及碎肩堆高，其线路的横向稳定性可多提高。此外，为防止小半径曲线无缝线路钢轨横向位移过大还可采取设置轨距杆或埋设钢轨加强桩等措施：设置轨距杆：小半径曲线无缝线路钢轨在列车横向力的作用下易产生累计变形，且较大的轮轨力易使混凝土挡肩发生破损，降低混凝土轨枕的使用寿命。设置轨距杆，有利于线路轨距的保持，减小钢轨横向位移的累计，同时有利于横向轮轨力的传递与分散，减小轨枕挡肩的受力。建议每隔根轨枕设置根轨距杆，并注意检修，保证轨距杆处于紧固状态。埋设钢轨加强柱：在曲线上，温度力的径向分力、外轨超高未能平衡掉的离心力都指向曲线外股方向。采用钢轨桩加强后，路基土摩擦力通过钢轨桩和拉杆，与横向分力和离心力形成方向相反的近似的共线力系，削弱了这两个力，使列车通过更为平稳，缓解了钢轨的外翻及横向变形。钢轨加强柱宜布设在小半径曲线的全长，间距以为宜，始末桩应保证在圆缓点及缓圆点之外。本章小结本章分析了寒冷地区小半径曲线上无缝线路稳定机理，建立了路基上小半径曲线无缝线路稳定性分析模型，研究了寒冷气候条件下路基上小半径曲线无缝线路的受力变形特性并对其稳定性的影响因素进行了分析，在此基础上提出了寒冷地区路基上小半径曲线无缝线路铺设的条件及加强措施，得出以下结论：小半径曲线无缝线路在均勻温度荷载作用下的受力及变形以曲中点为中心呈对称分布。无论夏季升温或冬季降温条件下，寒冷地区曲线无缝线路的受力及变形均远大于普通地区的无缝线路。①曲线半径减小，钢轨温度力径向分力、钢轨纵横向位移均有明显的增加，曲线半径越小越不利于无缝线路的铺设；②扣件纵向阻力的变化并不会对小半径曲线的稳定性造成太大的影响，而通过增加扣件纵向阻力也不能实现曲线无缝线路稳定性的增加；③道床纵向阻力对曲线无缝线路的稳定性影响较小，但对冬季断轨后断缝值影响较大，若要满足断缝值的要求，道床纵向阻力不得小于轨；④道床横向阻力是保持曲线无缝线路稳定性的关键因素；⑤轨下塾层刚度增加有利于小半径曲线无缝线路允许铺设轨温差的提髙，但会使轨枕上压力增加。与普通条件下设计参数相比，当釆用寒冷条件下设计参数对无缝线路进 寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究行设计时，由钢轨强度及断缝值决定的允许温降均有所提高，钢轨纵、横向位移有所降低。与新型混凝土轨枕轨道结构相比，型混凝土轨枕轨道结构的稳定性可提高约，更适用于寒冷地区小半径曲线无缝线路，其铺设条件为。采用增加道床顶面宽度至、碎肩堆高为或设置防胀挡板等提高道床横向阻力的加强措施，可实现对小半径曲线无缝线路横向位移的控制，后者的效果更为明显。此外，还可采取设置轨距杆或埋设钢轨加强桩等措施。建议轨距杆每隔根轨枕设置根；钢轨加强桩宜布设在小半径曲线的全长，间距以为宜，始末桩应保证在圆缓点及缓圆点之外。 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究桥梁梁体在车辆荷载及温度力的影响下会发生变形，因此桥上无缝线路的受力及变形与路基上不同。由于材料性质的不同，桥梁与钢轨的变形量不同，桥梁梁体的变形通过梁轨间的连接约束影响到钢轨的变形，对钢轨产生纵向附加力的作用；这些力同时又反作用于桥梁梁跨及固定支座，影响桥梁梁体的位移及桥梁壤台的受力。桥上无缝线路的设计既要最大限度的减少轨道和桥梁所承受的附加纵向力，并且要满足轨道强度和稳定性的要求，又要使桥梁受力合理，保证桥梁和轨道的运营安全。小半径曲线桥上无缝线路除承受一般的桥上无缝线路纵向附加力作用外，还应考虑梁轨间横向相互作用对钢轨稳定性及桥梁受力的影响。而要实现在寒冷地区曲线桥上无缝线路的铺设，还需考虑大温差及寒冷气候对无缝线路受力的影响，其合理设计面临着更大的难题，亟需开展深入研究。曲线桥上梁轨相互作用特点我国《铁路桥涵设计基本规范》与《铁路线路设计规范》中规定：特大桥、大桥宜设在直线上，困难条件下必须设置在曲线上时，应选择大半径曲线。与直线桥相比，曲线桥主梁的平面弯曲使得下部结构缴柱的支承点不在同一直线上，从而使曲线梁桥的受力模式和直线梁桥有很大不同：梁体的弯扭稱合作用。曲线桥截面在发生竖向弯曲时，由于曲率的影响，截面会发生扭转，进一步导致梁的烧曲变形，使梁体产生“弯扭”稱合作用。扭矩对于曲梁产生的影响较大，致使曲梁外侧的竖向变形大于相同跨径的直梁。由于梁体处于弯扭稱合状态，曲线梁端可能出现翅曲，需加强梁体横桥方向的约束来进行控制。内、外侧梁受力不均。在曲线桥中，较大的扭矩会使梁的外侧超载而内侧梁卸载。当内、外侧梁的支点反力差异较大或活载偏心布置时，内侧梁甚至可能会产生负反力。此时，如果支座承受不了拉力，就会出现梁体和支座脱离的问题。壤台受力复杂。内、外侧支座反力的不同导致各堪柱所承受的垂向力也有较大的差异。与直梁桥相比，曲线桥下部结构缴顶水平力还包括离心力和张拉预应力产生的径向水平力。当无缝线路铺设在曲线桥上时，无缝线路在温度及列车荷载的作用下伸缩变形，通过轨枕、道床将附加力传递至曲梁，进一步加大了梁体与桥壤的受力，削 北京交通大学硕士学位论文弱曲梁在横向的稳定性；同时，曲线梁在温度作用下伸缩变形、在列车荷载作用下发生弯扭锅合，都会对桥上无缝线路的稳定性造成极大的影响。无缝线路曲线桥空间锡合有限元模型的建立轨道结构采用钢轨及型混凝土轨枕，两者采用梁单元进行模拟。扣件采用弹条型常阻力扣件，其纵向阻力采用实测值，并采用可考虑非线性特性的单元进行模拟。曲线桥上轨道结构有限元模型如图所示。图曲线桥上双线轨道结构模型曲线桥梁结构以沈抚城际某（双线简支梁桥为例，建立曲线梁桥模型，其中曲线桥梁半径为曲线部分完全位于简支梁桥上，桥壤及支座布设方式见图。曲线桥段析台图曲线简支梁桥支座布置方式桥梁采用型梁体，为真实模拟曲线桥梁与钢轨之间的横向作用，考虑梁体腹板结构。桥梁、桥壤采用具有温度计算特性的实体单元进行模拟，采用混凝土。图为单跨型简支梁桥梁体模型图；图为双线曲线桥上无缝线路有限元分析模型；图为双线曲线桥无缝线路全桥有限元分析模型。 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究图跨长双线型简支梁桥有限元模型图双线曲线桥上无缝线路有限元分析模型图双线曲线桥全桥有限元分析模型 北京交通大学硕士学位论文寒冷地区曲线桥上无缝线路力学特性温度力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性桥梁梁体升温，钢轨升温。温度力作用下，内、外线钢轨纵向力、钢轨纵向位移、钢轨横向位移及桥壤受力如图至图所示。囊三‘‘⋯⋯外线左秋外线右救级向坐标图钢轨伸缩力图：内线左教内线右、⋯⋯外线左教外线右教■■‘『级向坐标图钢轨纵向伸缩位移图内錐左《■■■级向绝标图钢轨伸缩横向位移图 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究■‘‘‘‘‘■■‘‘‘‘‘‘‘‘桥堪编号图桥堪纵向力由图可知，钢轨伸缩附加力的大小主要与桥梁的温度跨度有关。温度跨度越大，钢轨的伸缩附加力越大，简支梁的钢轨附加力约为，而简支梁上钢轨伸缩附加力为。线路内线与外线钢轨的伸缩力仅在靠近桥台的两跨简支梁上有所不同，此处外线钢轨的伸缩力大于内线钢轨的受力。由图、图可知，曲线双线桥上外线钢轨的纵、横向位移明显大于内线钢轨的位移。直线桥上钢轨的纵向位移较为突出，而曲线桥上钢轨的横向位移较大，最多可达到。内线、外线各自左右股钢轨的横向位移相差不大，纵向位移略有差别。因此，从受力及位移的综合情况来看，伸缩力作用下最不利受力钢轨应为外线右股钢轨。图为桥堪纵向受力情况。由图中可知，在曲线桥上，桥壤纵向受力由桥壤）逐渐增加到桥壤。在直线桥区段，由于简支梁桥温度跨度的增加，导致梁体受力增加，桥堪纵向受力增大，简支梁桥的固定支座处桥墩受力可达到。计算普通地区钢轨温升、温降，寒冷地区温升、温降时，曲线桥上无缝线路的受力变形特点。计算时，桥梁温差取±’。—‘—对■■■■■‘“‘■‘‘‘■‘级坐标■级向坐标■图夏季温升曲线桥上钢轨附加力图冬季温降曲线桥上钢轨附加力 北京交通大学硕士学位论文，苞：⋯“‘‘“”纵向坐标纵向坐标图夏季温升曲线桥上钢轨横向位移图冬季温降曲线桥上钢轨横向位移由图至可知，寒冷地区曲线桥上无缝线路的钢轨附加纵向力及位移变化幅度均大于普通地区的无缝线路，曲线桥上钢轨受力受轨温变化的影响更为显著。夏季温升条件下，寒冷地区曲线桥上无缝线路钢轨附加力比普通地区无缝线路平均增加了，横向位移平均增加了冬季温降条件下，寒冷地区曲线桥上无缝线路钢轨附加力比普通地区无缝线路平均增加了，横向位移增加了近。‘■■‘‘‘‘‘■■■■■‘‘——桥摩编号桥堆编兮图夏季温升曲线桥桥纵向力图冬季温降曲线桥桥堆纵向力——，■■■■■■■■困夏季溢升曲线桥桥壤纵向位移图冬季温降曲线桥桥堠纵向位移 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究图至为寒冷地区与普通地区夏季与冬季桥墩受力和变形对比。由图中可知，相对于直线桥桥壞，钢轨温差对曲线桥桥壤受力的影响较大。夏季温升条件下，寒冷地区曲线桥桥壤纵向力与普通地区相比，最大增加了，纵向位移最大增加了冬季温降条件下，寒冷地区曲线桥桥缴纵向力与普通地区相比，最大增加了，纵向位移最大增加了烧曲力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性桥上无缝线路竖向荷载采用我国客货共线铁路检算的中活”荷载。双线桥上列车运行的情况比较复杂，在这里考虑内、外两线列车同时上桥，计算工况如表。表烧曲作用下双线桥上车辆运行工况工况运行图示内线丨丨丨‘山工况—外线丨丨丨丨丨丨工况二内线‘外线内线⋯丨⋯工二外线以外线右轨为例，各种工况下钢轨的烧曲附加力、位移变形见图至。一■工二工况三■■■，■■‘“‘级向坐梅加图钢轨按曲附加作用力 北京交通大学硕士学位论文乂：：；、工况—。▽：：级向坐标图烧曲力作用下钢轨纵向位移旗請——工况二—工况三■‘―，”■■纵向坐标图烧曲力作用下钢轨横向位移三种工况下，桥堪受力对比如图。扣：鲁工况―■■工况三“‘桥堆兮图烧曲力作用下桥堪受力对比由上图组可知，曲线桥简支梁桥的跨度越大，钢轨所受烧曲附加力越大，对于曲线桥梁部分，钢轨最大烧曲附加力为。烧曲作用下，钢轨的纵向位移不超过，横向位移最大为出现在曲线桥台位置。随着曲线桥向直线的过渡，桥壤纵向受力逐渐增加，曲线桥桥堪的受力最大可达到。三种车辆荷载布设工况相比较而言，所引起的钢轨及桥梁的受力变形差别不 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究大。工况三中钢轨及桥梁的受力变形大小介于工况一与工况二之间。制动力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性考虑寒冷地区钢轨表面冷凝结冰的影响，制动力率取设计规范中的，单线、双线制动情况下，钢轨及桥梁位移变形如下图至所示。旨双线制动。、、、：尋纵向坐标图制动力作用下钢轨纵向位移°—线剩动妄。一单线制动有栽侧二—■‘‘‘‘。‘纵向坐标图制动力作用下桥梁纵向位移。双线制动单线制动有氧⋯⋯单线制动无栽侧‘‘‘纵向坐标图制动力作用下粱轨相对位移 北京交通大学硕士学位论文通过对比单、双线制动条件下钢轨及桥梁的纵向位移可知，双线制动引起的钢轨及桥梁的纵向位移几乎为单线制动产生的位移的倍，钢轨最大纵向位移达到，桥梁最大纵向位移达到。无论双线制动还是单线制动，梁轨相对位移均未超过的限值。单线制动条件下，制动一侧的梁轨相对位移明显大于非制动线路的梁轨相对位移。—双线制动单线制动有栽、⋯单线制动无载侧乂、纵向坐标图制动力作用下钢轨受力图为制动力作用下的钢轨纵向附加力。由图中可知，钢轨最大纵向附加力出现在桥台处。双线制动时，钢轨最大附加力为，是单线制动最大附加力的倍；单线制动时，制动线路的钢轨最大附加力为，非制动线路的钢轨最大附加力为除桥台附近的钢轨外，其他区段制动线路钢轨附加力与非制动线路钢轨附加力相差不大。单线制动双线制动：‘■‘■■‘‘‘‘‘！‘‘‘■‘桥堆编号图制动力作用下桥墩受力图为双线制动与单线制动条件下桥壤受力对比。由图中可知，单线制动与双线制动条件下的桥堪的受力变形规律一致，但双线制动时桥缴纵向力远大于单线制动下桥壤受力。单线制动桥壤力最大为，双线制动时可达到。 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究断轨力作用下曲线桥上无缝线路受力变形特性由钢轨在温度力作用下的受力及变形特性分析可知，钢轨在桥堪处的钢轨附加纵向力是最大的，故对钢轨在桥壤折断时的钢轨附加力进行分析。对于寒冷地区，假设钢轨折断时轨温变化为，梁温变化取为。由于两根钢轨同时折断的几率较小，因此取单根钢轨折断进行计算。钢轨折断情况下，折断钢轨及同线非折断钢轨的受力及变形如图至图所示。折断轨⋯非折断轨囊。■‘‘■“—「■■纵向坐标图钢轨折断时钢轨纵向位移■一非折断执丨‘，■，‘■纵向坐标图钢轨折断时钢轨横向位移—折断执委、，、非折断轨、、、：、、▲委，级向坐标图钢轨折断时钢轨纵向附加力 北京交通大学硕士学位论文由图可知，钢轨折断时，在断缝处钢轨纵向位移有明显突变，而远离断缝位置的钢轨的纵向位移基本不受影响，与非折断钢轨的纵向位移相差不大。图显示，折断轨与非折断轨的横向位移曲线一致，可见钢轨的折断对钢轨的横向位移没有影响。由图可知，钢轨折断对钢轨纵向力的分布会产生很大影响，由于轨枕的约束作用纵向力有很大变化，非折断钢轨的纵向力大于折断线的纵向力，这对钢轨受力十分不利。而对于远离断缝处的钢轨，其受力与非折断钢轨相差不多，可见断轨对钢轨受力的影响范围是有限的，大约为。曲线桥上无缝线路稳定性影响因素分析桥梁温差影响规律钢轨升温，桥梁升温、、、此时钢轨的纵向附加力及位移如图至图所示。‘‘—■■■‘纵向坐标图不同桥粱温差下钢轨纵向力变化、、、、、—、，▽：“—；—级向坐标图不同桥粱温差下钢轨纵向位移变化 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究—：纵向坐标图不同桥梁温差下钢轨横向位移变化由图至图可知，随着桥梁温差的增加，钢轨的纵向附加力及纵、横向变形逐渐增大。桥梁梁端、桥台附近的钢轨受力受桥温变化的影响更为显著，且桥梁跨度越大，当桥梁温差增大时，其上的钢轨附加力增幅越大，如当桥梁温差由增至时，简支梁上钢轨附加力增加了，而简支梁上钢轨附加力最多增大约而在曲线桥台附近，钢轨的附加力增加了，因此，在桥梁温差增加时，对桥台及桥梁梁缝处的钢轨受力应加强关注。钢轨纵、横向位移的增幅与桥梁温差的增幅大致呈线性关系，桥梁温差每增加，钢轨纵向位移最多增加，钢轨横向位移最大增加约。当桥梁温差增加至时，直线桥上钢轨最大纵向位移为，最大横向位移为曲线桥上钢轨最大纵向位移为，最大横向位移为，曲线桥上钢轨横向位移远大于直线桥上钢轨横向位移。：—：—：‘―，‘‘■桥《编号图不同桥粱温差下桥級受力情况 北京交通大学硕士学位论文°▼妄‘十肌■■■‘桥墩编号图不同桥梁温差下桥堪纵向位移情况图为不同桥梁温差下桥墩受力情况。由图中可知，桥梁温差对桥墩受力的影响与桥梁跨度有直接的关系。桥梁跨度越大，桥墩受力增幅越大。桥梁温差升高，简支梁桥壤受力增加，而一般简支梁桥墩受力增加约。对于曲线段简支梁桥梁，随着桥墩与桥台距离的增大，桥壤受力逐渐降低，桥台受力与圆直桥梁交界处桥壤的受力相差约。扣件纵向阻力影响规律调整扣件纵向阻力为、、、、组，在温度荷载作用下，桥上无缝线路受力如图所示。囊‘—组‘—组‘—级向坐标图温度荷载作用下扣件纵向阻力对钢轨附加力的影响由图中可知，扣件纵向阻力的増加会引起钢轨纵向附加力的略微增大，且这种增加的效果与扣件纵向阻力的增加并不呈线性关系。对于桥梁跨度较小的曲线桥粱部分，钢轨纵向附加力几乎不发生变化。当钢轨纵向阻力由组增加至 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究组时，钢轨纵向附加力最大增加了。：：；组—组组—蕭组组纵向坐标图温度荷载作用下扣件纵向阻力对钢轨纵向位移的影响组系—‘组：；——■纵向坐标图温度荷载作用下扣件纵向阻力对钢轨横向位移的影确图与图分别为温度力作用下扣件纵向阻力对钢轨纵、横向位移的影响。由图中可知，扣件纵向阻力的增加可略微降低直、圆桥梁钢轨的纵向位移，而对钢轨的横向位移几乎没有影响。组—坦———組—■■■桥壤编号图温度荷栽作用下扣件纵向阻力对桥壤纵向力的影确 北京交通大学硕士学位论文—组」—组■组—组■■■‘‘‘■■—■■““‘‘桥墩编兮图温度荷载作用下扣件纵向阻力对桥墩纵向位移的影响图、图为温度力作用下扣件纵向阻力对桥壤受力及变形的影响。由图中可知，扣件纵向阻力对桥壤受力、变形的影响也集中在直线、曲线桥交界处附近。随着扣件纵向阻力的增加，桥缴受力略有增大。扣件纵向阻力由组增加到组时，桥壤纵向力增加约，桥壤纵向位移增加约图为双向制烧力作用下桥上无缝线路受力变化规律。由图中可知，制烧力作用下扣件纵向阻力会导致直线桥上钢轨纵向力的略微增大，但也使曲线桥台附近的钢轨附加力略有降低，但总体上对钢轨的受力几乎无影响。组；组组‘—組纵向坐标图制烧力作用下扣件纵向阻力对钢轨纵向附加力的影响图与图分别为制挠力作用下钢轨纵向阻力对钢轨附加力及纵、横向位移的影响规律。扣件纵向阻力的增加，可有效降低制烧力作用下桥上钢轨的纵向位移及曲线桥上钢轨的横向位移。扣件纵向阻力由组增加至组，钢轨的纵向位移最多可降低胃，降幅达钢轨的横向位移最多可降低，降幅达但钢轨位移的减小幅度与扣件纵向刚度的增幅并不呈正比。 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究”组妄—雄⋯组—粗。—胃■纵向坐标图制烧力作用下扣件纵向阻力对钢轨纵向位移的影味组—组扫组—组：⋯一■■‘■桥堪编号图制接力作用下扣件纵向阻力对钢轨横向位移的影响图、图分别为制烧力作用下扣件纵向阻力对桥壤纵向力及位移的影响。由图中可知，扣件纵向阻力的改变对桥壤受力及位移几乎没有影响。—组—组一组°：—■组■桥缴编号图制抜力作用下扣件纵向阻力对桥壞纵向力的影味 北京交通大学硕士学位论文。一产、扫。°—组—■组组—组—组——‘■‘”“‘‘“――“‘““—‘——‘‘■■“桥填编号图制烧力作用下扣件纵向阻力对桥堪纵向位移的影嘛由上述分析可知，无论在温度力还是制烧力作用下，扣件纵向阻力对钢轨及桥墩的受力几乎没有影响。温度力作用下，增大扣件纵向阻力，可略微改善直线、曲线桥交界处附近的钢轨纵向位移，但对钢轨横向位移没有影响。增加扣件纵向阻力，可明显改善制烧力作用下钢轨的纵向位移及曲线桥上钢轨的横向位移。道床纵向阻力影响规律改变道床纵向阻力为、、、、轨，在温度荷载作用下，桥上无缝线路受力变化规律如图所示。由图中可知，随着道床纵向阻力的增加，钢轨伸缩力也有所增大，桥梁跨度越大，伸缩力增加的幅度也就越大。当道床纵向阻力由轨增加到轨，简支梁上钢轨伸缩力增加了，而简支梁上钢轨伸缩力最多增加约。抑廷：、！——■级向坐标图温度荷载作用下道床纵向阻力对钢轨附加力的影响 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究图与图分别为温度荷载作用下道床纵向阻力对钢轨纵、横向位移的影响。由图中可知，对于直、曲桥梁交界附近到曲线桥梁曲中点之前的钢轨纵向位移均随着道床纵向阻力的增加而减小，但由曲中到曲线桥台上的钢轨纵向位移随着道床纵向阻力的增加而增加，道床纵向阻力的增加对钢轨位移的作用效果并不唯一。对于曲线桥上钢轨横向位移，随着道床纵向阻力的增加，钢轨横向位移也有所增加。、广艰轨—■轨艰—纵向坐标图温度荷载作用下道床纵向阻力对钢轨纵向位移的影响轨羞轨⋯轨———‘—————‘——‘———■纵向坐标图温度荷载作用下道床纵向阻力对钢轨横向位移的影响图为温度力作用下道床纵向阻力对桥壤受力的影响。由图中可知，随着道床纵向阻力的增加，桥壤受力不断增大，在直线、曲线桥梁交界附近桥堪的纵向受力增幅尤为明显，而距离桥台越近，则桥壤受力受影响的幅度越小。当道床纵向阻力由增加到时，桥壤力最大可增加。 北京交通大学硕士学位论文、轨：十—」一—桥堪编号图温度荷载作用下道床纵向阻力对桥壤受力的影响图为双向制烧力作用下桥上无缝线路受力变化规律。由图中可知，在曲线桥梁曲中至直线桥台之间，随着道床纵向阻力的增加，制动力作用下钢轨的附加力逐渐增大；而对曲线桥梁曲中至曲线桥台之间的钢轨，道床阻力增加，其纵向附加力逐渐减小。以曲线桥梁曲中为界，道床纵向阻力对钢轨的附加力影响效果相反。—轨—轨轨轨运—：■■纵向坐标图制挤力作用下道床纵向阻力对钢轨附加力的影响图与图为制烧力作用下道床纵向阻力对钢轨纵、横向位移的影响。由图中可知，随着道床纵向阻力的增加，全桥范围内钢轨纵向位移有明显的减小，而在曲线桥上，钢轨的横向位移也有明显降低。当道床纵向阻力由轨增加到轨时，钢轨纵向位移最多可降低，横向位移最多可降低。当道床纵向阻力小于軌时，钢轨的纵、横向位移均较大，而当纵向阻力大于轨时，钢轨位移的降幅未能有明显增加。 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究轨妄轨运：為。」■感賴画■—、、‘■‘‘■■■■纵向坐标图制烧力作用下道床纵向阻力对钢轨纵向位移的影响轨轨担艰■■纵向坐标图制烧力作用下道床纵向阻力对钢轨横向位移的影响图为制烧力作用下道床纵向阻力对桥壤受力的影响。由图中可知，随着道床纵向阻力的增加，桥壤受力逐渐增大，且距离桥台越远的桥壤，其纵向力增加越多。道床纵向阻力由轨增加到轨，桥壤纵向力最多可增加：！畢—一———一‘‘‘‘‘‘■‘‘■‘‘‘‘■桥墩编号图制挤力作用下道床纵向阻力对桥壤受力的影响 北京交通大学硕士学位论文由上述分析可知，无论在温度荷载作用还是在制烧力作用下，桥墦受力均随着道床纵向阻力的增加而增大，且距离桥台越远的桥填，其纵向受力增幅越大。增加道床纵向阻力对温度荷载下钢轨的纵向位移及制烧力作用下钢轨附加力的影响效果具有多样性，因此不可盲目的增加道床纵向阻力。综合钢轨及桥壤的受力、变形情况，道床纵向阻力取轨较为合理。道床横向阻力影响规律改变道床横向阻力为、、、、在温度荷载作用下，桥上无缝线路受力及变形规律如图至图所示。观！—纵向坐标图温度荷载作用下道床横向阻力对钢轨附加力的影响—级向坐标图温度荷栽作用下道床横向阻力对钢轨纵向位移的影响 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究￡—〗，‘“‘纵向坐标图温度荷载作用下道床横向阻力对钢轨横向位移的影响由图可知，温度荷载作用下，道床横向阻力对桥上钢轨附加力几乎没有影响，仅会使曲线桥台一侧的路基上钢轨附加力发生变化。由图、图可知，虽然道床横向阻力的变化对直线桥上钢轨的纵、横向位移没有影响，但其增大会使曲线桥上钢轨的纵、横向位移明显减小。距离曲线桥台越近处，钢轨的纵、横向位移减小越明显。当道床横向阻力由增加到时，钢轨的纵向位移最多可减小，横向位移最多可减小。、—““—‘‘‘‘■‘‘！‘！‘‘‘‘■‘‘■‘桥級编号图温度荷载作用下道床横向阻力对桥堪受力的影响图为温度荷载下道床横向阻力对桥堪力的影响。由图中可知，道床横向阻力仅对曲线桥梁部分的桥堪受力有影响，且距离桥台越远，这种影响效果越弱。当道床横向阻力由增加到时，桥壤受力最多可降低，效果并不十分显著。图至图为双向制晓力作用下桥上无缝线路受力、变形及桥缴受力变化规律。 北京交通大学硕士学位论文芒纵向坐标图制挠力作用下道床横向阻力对钢轨附加力的影响—■—￠纵向坐标图制烧力作用下道床横向阻力对钢轨纵向位移的影响￡—基—纵向坐标图制換力作用下道床横向阻力对钢轨横向位移的影响 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究■专■。：。如—————一—■■—‘—“‘‘‘‘桥堪编号图制烧力作用下道床横向阻力对桥壤受力的影响由图中可知，制烧力作用下，道床横向阻力对钢轨的附加力、纵向位移及桥缴受力均没有影响。道床横向阻力的增加，会引起曲线桥上钢轨横向位移的改变。道床横向阻力由增加到，钢轨横向位移降低约。由上述分析可知，增加道床横向阻力有利于曲线桥上钢轨纵、横向位移的控制，并能降低温度力作用下桥壤的受力。道床横向阻力不宜太小，否则会造成钢轨横向位移过大；由于钢轨位移的降幅与横向阻力的增幅并不呈正比，因此曲线桥上道床横向阻力宜选取为宜。桥缴高度影响规律在温度荷载或制烧力作用下，梁轨产生相对位移，并将纵向附加力通过支座传递到桥壤上，使桥堪产生弹性变形，这一现象对高壤桥尤为显著。桥壤的变形反作用于梁轨，因此桥壤高度对梁轨受力及变形有较大的影响。改变桥壤高度为、、、、在温度荷载作用下，桥上无缝线路受力及变形规律如图至图所示。⑶：！‘■‘‘‘■纵向坐标图温度荷载作用下桥壤高度对钢轨附加力的影响 北京交通大学硕士学位论文、、、⋯，产一、、’〉、、’、、■、一、■、、、、、、、《’■、々、、‘■—■，■■““”‘■‘■‘‘■纵向坐标图温度荷载作用下桥壤高度对钢轨纵向位移的影响扫丨“纵向坐标图温度荷载作用下桥壤高度对钢轨横向位移的影响由图至可知，在温度荷载作用下，随着桥壤高度的降低，桥台附近钢轨附加力有所增大。但桥壤高度的增加可降低钢轨的纵向位移，但曲线桥上钢轨的横向位移会略有增加。桥壤高度由增加至，钢轨纵向位移最多减小横向位移最多增加。图为温度荷载下桥堪高度对桥壤受力的影响。由图中可知，桥壤高度对桥填受力的影响并不唯一。在直线桥上及大部分曲线桥上，随着桥壤高度的减小桥壤受力增大；仅在靠近直、圆交界处附近的桥堪受力随着桥壤高度的降低而减小。图中，在全桥范围内，桥壤纵向位移随着桥壤高度的减小而降低。桥壤高度由减小至桥壤纵向位移最大可降低。 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究今运■」—■▼—■—‘——‘■”———‘—“‘‘‘‘■‘‘桥嫩编号图温度荷载作用下桥壤高度对桥堪受力的影响十■■桥堪编号图温度荷载作用下桥银高度对桥缴纵向位移的影图至图为双向制烧力作用下桥上无缝线路受力、变形及桥壤受力变形的变化规律。■—°義如：级向坐标图制烧力作用下桥墩高度对钢轨附加力的影响 北京交通大学硕士学位论文—§：義纵向坐标图制晓力作用下桥堪高度对钢轨纵向位移的影嘛妄纵向坐标图制烧力作用下桥缴高度对钢轨横向位移的影响三————▼—⋯■■■■桥墩编号图制按力作用下桥墩髙度对桥壤受力的影响 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究：—‘：伽—■■■桥《编号图制挽力作用下桥壤高度对桥壤纵向位移的影响由图中可知，制烧力作用下，桥缴高度仅对直圆桥梁交界附近的钢轨纵向力略有影响，此处桥壤高度减小，钢轨附加力稍有增大。同样的规律出现在桥壤高度对曲线桥台附近钢轨的横向位移的影响上。而直线段和曲线段桥壤受力及变形则随桥激高度的变化规律相反。由上述分析可知，增加桥壤高度对钢轨受力影响不大，但会引起桥台及直圆桥梁交界附近钢轨纵向力的略微增大。温度荷载作用下，桥缴高度降低，钢轨的纵向位移明显增大；而制烧力作用下，桥壤高度降低有利于直线钢轨纵向位移的减少，却会引起曲线桥上钢轨纵向位移的增加。在温度力作用下，在全桥范围内桥壤纵向位移随着桥壤高度的减小而降低；而制烧力作用下，直线段与曲线段的桥壤受力及变形规律较为复杂。曲线桥上无缝线路加强措施研究通过节曲线桥上无缝线路设计参数对无缝线路受力变形特性影响规律分析结果可知，为增强寒冷地区曲线桥上无缝线路的稳定性，还可采取措施加强道床横向阻力。分析增加道床顶面宽度及碎肩堆高（措施、设置防胀挡板（措施两种措施下曲线桥上钢轨受力、变形以及桥壤受力情况。计算结果如图至所示。 北京交通大学硕士学位论文§：！‘丄措施‘⋯⋯措施—纵向坐标图温度荷载作用下加强措施对钢轨附加力的影响攝■‘‘—未加措施。：■纵向坐标图温度荷载作用下加强措施对钢轨纵向位移的影陶—未加描系。播施⋯⋯播。」纵向坐标图温度荷载作用下加强措施对钢轨横向位移的影响 寒冷地区曲线桥上无缝线路设计研究未采取措施措施—一措施—■“—“‘‘‘‘‘■‘‘‘‘‘桥堪编号图温度荷载作用下加强措施对桥揪纵向力的影响碧、未釆取措施措施卜■措施‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘■桥嫩编号图温度荷载作用下加强措施对桥壤纵位移的影响从计算结果可知，两种加强措施对钢轨纵向附加力的影响较小，对曲线桥地段的钢轨纵向位移和横向位移影响较大。施加两种加强措施后，曲线桥地段的钢轨纵向位移和横向位移有明显的降低，且设置防胀挡板的效果更为明显。对于横向位移，加强措施减少，加强措施减少，纵向位移则为加强措施减少，加强措施减少。设置加强措施后，曲线桥壤的纵向受力和纵向位移也略有降低，且设置防胀挡板的效果更为明显，比如在号桥堪处，加强措施中桥壤纵向力减少加强措施则减少。本章小结本章建立了无缝线路曲线桥空间稱合有限元模型，分析了在温度力、烧曲力、制动力及断轨作用下寒冷地区曲线桥上无缝线路及桥梁的受力、变形特性，并对 北京交通大学硕士学位论文桥梁温差、扣件纵向阻力、道床纵向及横向阻力、桥壤高速这些关键设计参数对曲线桥上无缝线路的受力及变形影响规律进行了分析，并对曲线桥上无缝线路的加强措施效果进行了分析，得出以下结论：温度荷载作用下，曲线双线桥上外线钢轨的纵、横向位移明显大于内线钢轨的位移。内线、外线各自左右股钢轨的横向位移相差不大，纵向位移略有差别。寒冷地区巨大轨温差条件下，钢轨附加纵向力及位移变化幅度均大于普通地区无缝线路，桥壤的纵向受力及位移也更显著。对于双线曲线桥上无缝线路，双线制动引起的钢轨、桥梁及桥壤的受力、变形量几乎为单线制动的倍。单线制动条件下，制动一侧的梁轨相对位移及钢轨附加力最大值明显大于非制动线路。曲线桥上无缝线路断轨时，在断缝处钢轨纵向位移有明显突变，而对钢轨的横向位移没有影响，非折断钢轨的纵向力大于折断线的纵向力。而对于远离断缝处的钢轨，其受力与非折断钢轨相差不多。根据计算结果，断轨对钢轨受力的影响范围大约为。桥梁温差增加，钢轨的纵向附加力、纵向及横向变形、桥堪纵向受力及变形逐渐增大。桥梁跨度越大，其受力变形受桥梁温差的影响越明显。无论在温度力还是制烧力作用下，扣件纵向阻力对钢轨及桥壤的受力几乎没有影响。增加扣件纵向阻力，可明显改善制烧力作用下钢轨的纵向位移及曲线桥上钢轨的横向位移。无论在温度荷载作用还是在制烧力作用下，桥壤受力均随着道床纵向阻力的增加而增大，且距离桥台越远的桥墩，其纵向受力增幅越大。增加道床纵向阻力对温度荷载下钢轨的纵向位移及制烧力作用下钢轨附加力的影响效果并不单一。综合钢轨及桥缴的受力、变形情况，道床纵向阻力取轨较为合理。增加道床横向阻力有利于曲线桥上钢轨纵、横向位移的控制，并能降低温度力作用下桥壤的受力，曲线桥上道床横向阻力宜大于。温度荷载作用下，桥堪高度降低，钢轨的纵向位移明显增大；而制烧力作用下，桥壤高度降低有利于直线钢轨纵向位移的减少，却会引起曲线桥上钢轨纵向位移的增加。在温度力作用下，在全桥范围内桥堪纵向位移随着桥壤高度的减小而降低；而制烧力作用下，直线段与曲线段的桥壤受力及变形规律相反。在小半径曲线桥无缝线路上设置防胀挡板对于钢轨纵、横向位移的控制效果较为明显，可将钢轨横向位移减少，纵向位移减少。 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究寒冷气候条件下，巨大的轨温差极易导致小半径曲线无缝线路胀轨、断轨问题的发生，需加强对无缝线路状态的观测。传统的人工检测方法受人为因素干扰较大，且受天窗时间的限制，难以掌握无缝线路最不利的状态；智能监测技术可实时、连续地掌握无缝线路状态，节约大量人力、物力资源，并可根据测试结果，明确寒冷地区气候条件下钢轨受力及变形的变化趋势，对无缝线路状态的发展进行合理预判。本章研制了适用于寒冷地区无缝线路远程、长期监测系统，并在我国东北地区开展了小半径曲线无缝线路长期监测研究。监测工点及内容监测工点选取在吉林省通化市附近的梅集线上，如图所示。小半径曲线位于，全长，其中缓和曲线长，曲线半径为，轨距加宽，线上有轨距挡板及轨撑作为加强措施。测点处轨道结构于年春季由普轨改建为跨区间无缝线路，锁定轨温为。。图梅集线小半径曲线无缝线路监测工点监测于年月中旬开始，监测内容包括气温、轨温、轨距变化、缓圆点钢轨纵、横向位移，测试内容分布在曲线中点及缓圆点两个断面内，测点布置如表及图所示：表监测内容及测点监测内容测点布置测点数目丽曲线缓圆点路旁轨温曲线缓圆点附近钢轨两侧曲线轨距变化曲线中点左、右钢轨曲线横向位移曲线缓圆点钢轨曲线纵向位移曲线缓圆点钢轨 北京交通大学硕士学位论文丨口横‘‘”‘‘嫩挪拟碰嫩嫩图小半径曲线无缝线路监测测点布置监测系统组成监测系统简介为了实现对寒冷地区小半径曲线无缝线路稳定性的长期、远程、实时监测，研制了适用于寒冷地区具体环境条件下的无线传输实时监测系统。该监测系统是根据某寒冷地区研究项目的具体要求，结合小半径曲线无缝线路参数类型、布点方案和现场安装条件而设计的远程传输实时监测系统。系统包含小半径曲线无缝线路稳定性监测所需的参数测试传感器、耐低温数据记录采集仪、数据远程无线传输通讯模块、太阳能供电组件、稳定性状态监测服务器终端和数据分析软件以及配套的联接部件和防护器件等。系统实现了对小半径曲线无缝线路稳定性多测点的长时间、远距离实时监测及连续传输，能完成数据的海量存储、提取、保存、图像分析等功能，并可在寒冷地区冬季低温条件下（左右）安全稳定地运行，通过终端对数据的分析处理可实时评价测点处的稳定性状态并作出合理预测。监测仪器设备的选择温度传感器功能：测量气温、轨温。选型依据：一般情况下，轨温最小值为最低气温、最大值为最高气温加对于吉林省通化市，轨温约为：。考虑一定的安全富余量，所 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究选传感器测试范围为，测试精度为。性能要求：传感器灵敏度高，导线耐低温。图温度传感器及数据采集装置位移传感器功能：测量钢轨纵、横向位移及轨距。选型依据：对于道床纵向阻力为轨的线路，温升条件下，长钢轨伸长量约为温降时，钢轨收缩量约为。考虑钢轨的双向移动及一定的富余量，所选位移传感器测量范围为，测试精度为，即。性能要求：仪器及导线必须耐受寒冷低温。由于位移计长期在户外工作，其防雨雪、防油污、防尘的效果必须满足要求。应选取密封性好、无空隙、防护等级达完全防止外物及灰尘侵入，无限期沉没在指定的水压下也可确保不因浸水而造成损坏）的传感器。抄⋯“图磁致伸缩位移传感器及其工作原理磁致伸缩位移传感器利用磁致伸縮原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸縮的作用，波 北京交通大学硕士学位论文导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的速度传输，并很快被电子室所检测到。由于该应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值而不是比例的或放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，更无需定期重标，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零，重复精度最高可达量程的±。此外，磁致伸縮位移传感器还具有以下优点：由于作为确定位置的活动磁环或磁块）和敏感元件并无直接接触，因此在位移的反复变化中也不会对传感器造成任何磨损，具有较高的使用寿命；传感器采用一体式结构，无缝隙，可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油绩、溶液、尘埃或其它污染的影响；稳定性强，可在高温、高压和高振荡的环境中使用，工作温度为°。数据采集仪功能：采集存储气温、轨温及钢轨位移数据。选型依据：接收热电阻信号及（电流信号。性能要求：能在低温下工作，具有无线传输功能，采集精度达到。采用杭州美控自动化技术有限公司生产的精致型无纸记录仪，可满足上述要求，数据采集频率也可自行设置。记录仪自身带有数据存储功能，若釆集频率为小时，可存储连续年的数据量。数据输出可采用盘读取或无线传输方式。数据用自带软件进行数据处理，如图图记录仪数据釆集及分析太阳能电源系统功能：为位移计、数采系统提供电源。选型依据：考虑位移计及数采系统供电要求，太阳能电源需提供直流输出及交流输出。性能要求：能在低温下工作，在太阳能板不能供电的条件下，蓄电池可提供天的电量。 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究二”‘■■：‘图太阳能板及耐低温胶体蓄电池无线传输模块功能：实现现场测试数据的实时远程传输。性能要求：稳定性高、抗干扰能力强。膽，■图无线数据传输模块及其工作原理表为监测所需仪器及数量汇总：表监测仪器设备汇总设备名称规格型号温度传感器测量轨温、气温温度数据采集仪（通）采集气温、轨温个位移数据采集仪（通）采集位移数据个百叶箱自制放置气温计、气温传感器等个磁致伸缩位移传感器丨位移测量个太阳能电源为位移计、传感器供电个数传模块远程数据传输个位移计安装支架固定位移传感器套监测方法及原则寒冷地区气温、轨温测试 北京交通大学硕士学位论文气温测试：①将大气温度传感器、气温计挂置于百叶箱内；②连接数据采集仪器并进行传输调试；③采用气温计测量气温，验证气温传感器测量结果；④气温测量每小时采集次，一天测量次，连续测量年。轨温测试：①对轨底两侧中性轴附近进行打磨，并用丙酮除绣；②在轨底两侧同一位置用传热胶粘贴表面温度传感器；③连接数据采集仪器并进行传输调试，轨温取两侧读数的平均值；④采用人工观测方法，对轨温测试系统进行验证；⑤轨温测量每小时采集次，一天测量次，连续测量年。醒圖■國图轨温测试传感器的安装图百叶箱（内置气温传感器、气温计）无缝线路纵、横向位移及轨距测试钢轨纵、横向位移的测试采用磁致伸缩位移传感器。其中传感器的主体固定在深埋入道床内的疲祥钢管上，活动磁块通过位移加固定在钢轨上，具体安装步骤如下：将道床肌开，按照装配图纸对键锌钢管的埋入‘位置进行定位；在将键锌钢管埋入并用水泥砂衆固定的过程中不断反复校验钢管的位置，及时进行调整；在钢管固定后将道床回填。镀锌钢管安装位置的测量钢管埋入前的扒碎工作 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究懸纖纵向位移磁块安装支架的偉接（〉横向位移磁块安装支架的辉接議位移测试支架安装（横向位移传感装置纵向位移传感装置（轨距测试传感装置图现场位移计的安装按照装配图纸，将固定感应磁块的支架偉接在轨腰的合适位置。安装位移传感器及感应磁块，注意磁块与测杆之间的距离应小于，且磁块应尽量靠近测杆的位移零点。将位移计的导线固定并埋入道床（位移计的导线已提前用耐低温桂胶套管包裹，可防污防冻），连接数据采集系统及太阳能电源。纵、横向位移数据每半小时采集一次，一天测量次，连续测量年。 北京交通大学硕士学位论文现场太阳能电源的安装太阳能板放置在订做的角钢支架上（图。为防止太阳能板积雪，角钢支架倾斜角度为°。太阳能板与支架采用铁丝捆绑，角钢支架与铁路防护网用铁丝捆绑，增加支架的稳定性。支架底部用混義凝土与地面固结。注尺働角尺寸图太阳能板支架尺寸设计及其安装仪器防护措施蓄电池、温度及位移数采系统放置在定制铁皮箱中。铁皮箱顶部略有倾角，利于雨水疏散。铁皮箱一侧留有直径为的圆孔以便导线连接。铁皮箱外由油布包裹，防雨防雪。图】监测设备现场防护图铁皮箱内仪器的安放 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究监测数据分析小半径曲线无缝线路气温、轨温变化规律分析通过本套自主研制的寒冷地区无缝线路稳定性长期监测系统，可实时观测到测试指标的数据及变化情况，本章采用该监测系统在观测期为共天内测试并无线传输至实验室监测主机上的数据进行分析。观测期内，最髙轨温为：，最高气温为：。最高轨温出现在年月日，当日最高轨温与最高气温差值为。，如图。最低轨温为，最低气温为。最低轨温出现在年月日，当日最低轨温与最低气温差值为如图。观测期内最低气温、轨温一般出现在凌晨至日出前；最高气温一般出现在左右，最高轨温滞后最高气温小时。蟹轨温‘‘■‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘■士夺办年月日图月日气温、轨温观測结果‘武镇夕务夕、热夕為年月日图月日气温、轨温观澜结果观測期内最大日气温差值为，最大日轨温差值为‘均出现在 北京交通大学硕士学位论文年月日。当日最高气温为：，最低气温为：最高轨温为，最低轨温为：。日气温差值不小于有天，占总样本的不小于有天，占总样本的。日轨温差值不小于有天，占总样本的不小于有天，占总样本的。图为观测期内日气温差与日轨温差值。一一日气温差值日轨差值，■，■—，，■■■，■■■■监測日期图日气温差与日轨温差观测期内，最高轨温比最高气温髙左右，最低轨温与最低气温相近。最大日气、轨温差值为，出现在年月日。在观测期内日气、轨温差值超过的有天，占样本总数的。观测期内，日最低轨温与曰最低气温差值的最小值为：发生于年月日，当日最低轨温为，最低气温为：。其中有天的最低轨温气温差值小于占观测天数的。：■爲监测日期图观測期内每月最高气温与最高轨温 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究■■监測日期图观测期内每月最低气温与最低轨温—■一最高轨温与气温差值一最低轨温与气温差值：丨■‘‘‘‘‘‘‘‘监測日期图观测期内每月最高气温与最高轨温差及最低气温与最低轨温差表观测期内寒冷地区气温、轨温最值汇总测点最高轨温最高气温最低轨温最低气温最大轨温最大气温：差差：■寒冷地凶由表可知，观测期内，最大轨温差为，最大气温差为‘，两者相差小半径曲线无缝线路轨距变化规律分析本套监测系统可实时观測到寒冷地区无缝线路測点处内外轨的横向位移变化情况，通过曲中同一半径处的内外轨横向位移变化即可计算测得该处轨距的变化情况。选取观测期内相隔天的典型日内的实时数据，可分析通化市小半径曲 北京交通大学硕士学位论文线曲中轨距小时变化规律如图所示。图中规矩变化量为正值时，代表轨距减小，反之代表轨距增加。由图中可知，小时内曲线的轨距变化不大，基本上保持轨温增加，轨距扩大，轨温降低，轨距减小的规律，轨距变化较大基本出现在左右，轨距变化滞后轨温变化约小时。‘■‘■■，，，—孰—：：：：薩月日年月日測点曲中轨距小时变化规律也，■■■■■■■■■■■■八月日年月曰测点曲中轨小时变化规律■■，■▼■■教激扣八夕八夕八。月日年月日测点曲中轨距小时变化规律图曲中轨距、轨温小时变化规律图、图为观测期内曲中内、外钢轨横向位移及轨距的累计变化量及 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究轨距日变化量。護：：：—轨距—监测日期图观测期内钢轨横向位移及轨距累计变化量￡————————■—‘——‘——“——‘—‘监测曰期图轨距日变化量由图可知，观测期内内轨、外轨最大日横向位移量分别为、轨距最大日变化量为。内、外轨累计位移分别为、轨距累计变化量为，未超过《铁路线路修理规则》中规定的限值。从年月至年月期间，气温轨温不断降低，寒冷条件下内外轨同时处于缓慢收缩状态，而列车行驶时产生的轮轨横向作用力主要作用于外轨，对外轨有着沿径向抵消钢轨收缩内移的作用，致使内轨横向位移变化明显大于外轨，轨距有扩大的趋势。 北京交通大学硕士学位论文小半径曲线无缝线路纵横向位移变化规律分析本套监测系统在梅集线小半径曲线地段圆缓点处布设了钢轨纵、横向位移传感器，以观测在气温轨温变化引起的温度力及列车行驶产生的轮轨力共同作用（主要是温度力的作用）下圆缓点处钢轨的纵横向位移及其变化情况。缓圆点钢轨横向位移图为观测期内选取的相隔天的典型日内，缓圆点处钢轨横向位移小时变化趋势。由图中可知，缓圆点处钢轨横向位移受轨温变化影响较弱，每日内钢轨横向位移变化幅度远小于曲中钢轨的横向位移变化。■■■■■■■轨温横向位移费「‘■■■‘■■月日年月日小半径曲线地段缓圆点处钢轨横向位移小时变化趋势，，■■■■■■■■■，■■■曜■■■■■■■■■■冒■■■■，譽■孰产向位移：。一月日年月日小半径曲线地段缓囫点处钢轨横向位移小时变化趋势 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究‘■■■■■■■‘■‘‘■■■■‘■‘■‘‘—轨温—向位移“：蓋”：：；：：—一。：‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘■‘‘■‘‘‘‘■‘‘月日年月日小半径曲线地段缓圆点处钢轨横向位移小时变化趋势气图缓圆点处钢轨横向位移小时变化规律图为观测期内缓圆点钢轨横向位移日累计变化规律。益丫匯「、，监测日期图观测期内缓圆点钢轨横向位移日累计变化规律由图中可知，自月日至月日，钢轨横向位移变化较小，以月日的横向位移值为计算零点，钢轨累计横向位移约月日至月日横向位移突然增加至，故工务段月日对该点曲线进行了拨道处理。拨道后，刚开始钢轨的横向累计位移增长速度较快，进入冬季后增长速度逐渐降低。观测期内，钢轨横向位移累计变化为。缓圆点钢轨纵向位移图为观測期内选取的相隔天的典型日内，缓圆点处钢轨纵向位移小时变化趋势。图中钢轨纵向位移正值表示向圆曲线方向移动，负值表示向直线方向移动，每日内钢轨纵向位移变化最大为。 北京交通大学硕士学位论文‘‘■■■■■■‘■■■■‘‘■■‘‘‘■轨温：■—纵向位移赞⋯■”■■■■■■■■‘‘‘■■月日年月日小半径曲线地段缓圆点处钢轨纵向位移小时变化趋势也■■■■■■■■■■■■■■■移广、：■■霧■■■■■■■■月日年月日小半径曲线地段缓圆点处钢轨纵向位移小时变化趋势也？轨温■向位移乂■■■■■月日年月日小半径曲线地段缓圓点处钢轨纵向位移小时变化趋势图缓圆点处钢轨纵向位移小时变化规律图为观测期内缓圆点钢轨纵向位移日累计变化规律。 寒冷地区曲线无缝线路长期监测技术研究：：；‘‘‘‘监测曰期图观测期内缓圆点钢轨纵向位移日累计变化规律由图中可知，自月日至日，钢轨先向直线方向移动，后又向曲线方向移动回最初状态；月日至月日，钢轨纵向位移变化较小；月日至日，钢轨向直线方向移动。此后月日对该点曲线进行了拨道处理。拨道后，钢轨不断向直线方向移动，位移累计达到胃。小半径曲线无缝线路养护维修建议小半径曲线无缝线路因存在温度径向分力、列车横向冲击力，与普通线路相比较存在更多的胀轨因素，其养护维修更为困难。因此，规范的日常保养维修是保持小半径曲线无缝线路稳定安全的关键环节，下面根据监测及调研分析结果，对寒冷地区小半径曲线无缝线路养护维修提出以下建议：加强对轨距变化的观测，必要时可进一步增加轨撑、轨距挡板等加强措施，或考虑对曲线超高进行设计调整。观测期内，气温、轨温随着天气的转冷而逐渐降低，此时曲线从受压状态逐渐恢复。测试结果表明，曲线内轨持续向曲线内侧移动；而曲线外轨在温度及欠超髙所引起的横向轮轨力作用下，逐渐向曲线外侧方向移动，导致曲线轨距有持续扩大的趋势，但在观测期内（冬季钢轨受拉条件下）轨距仍能满足规范限值要求。若在夏季钢轨受压状态下，欠超高所引起的轮轨横向力对曲线外轨稳定性的保持更为不利，应采取相应加强措施或调整曲线超高避免胀轨跑道问题的发生。日常养护维修中，应保证道床断面尺寸满足设计要求，必要时可通过增加碎肩堆高来提高曲线无缝线路稳定性。增加道床昨肩堆高可有效增加道床横向阻力，有利于无缝线路稳定性的保持。因此，可通过增加碎肩堆高来增强曲线无缝线路的稳定。 北京交通大学硕士学位论文定期对曲线的正矢进行测量，保证曲线的圆顺性。曲线线路的圆顺性是保持线路稳定、行车平稳的关键，应定期进行测量与调整。在对圆曲线及缓和曲线正矢进行测量时，可釆用增加副矢点的办法加强对曲线圆顺度的控制效果。对于曲线正矢超限的地方，应及时进行拨道处理。作业时拨道量及作业轨温应严格遵守《铁路线路维修规则》中的相关规定。除稳定性问题外，钢轨磨耗也是小半径无缝线路较为突出的问题。对此，应定期对钢轨进行校正型打磨，对钢轨轮廓进行修整，中断钢轨磨耗的发展。本章小结为实时、连续地掌握寒冷地区小半径曲线无缝线路受力及变形状态，通过研究适用于寒冷气候下的无缝线路实时监测技术，建立了无缝线路稳定性监测系统，对通化市内梅集线小半径曲线无缝线路的稳定性进行了长期监测研究，并对年月日至年月日期间寒冷地区气温、轨温、轨距、钢轨横向与纵向位移进行了分析，得出以下结论：观测期内最高轨温为，最高气温为。最低气温、轨温一般出现在凌晨至日出前；最高气温一般出现在左右，最髙轨温滞后最高气温小时。观测期内，最高轨温比最高气温高左右，最低轨温与最低气温相近，最大轨温差为最大气温差为。观测期内，曲中处内、外轨累计位移分别为、轨距累计变化量为，未超过《铁路线路修理规则》中规定的限值。圆缓点处钢轨横向、纵向累计位移分别为、。经观测结果分析可知，该小半径曲线在设计锁定轨温及结构设计条件下，其安全性、稳定性均能满足要求。 ^6结论与展望结论为解决曲线无缝线路与寒冷气候适应性及与复杂线下基础协调性的难题，实现小半径曲线无缝线路在寒冷地区的推广应用，本文首先通过国内外既有资料的调研分析及对现场试验的总结，对寒冷地区无缝线路关键设计参数的取值进行了研究。在此基础上，基于数值仿真方法，对路基上小半径曲线无缝线路、曲线桥上无缝线路的受力及变形特性、铺设范围及加强措施进行了研究分析。并在寒冷地区建立了现场监测工点（吉林省通化市梅集线）对小半径曲线无缝线路进行长期监测研究，通过分析监测数据实时评估和预测无缝线路的稳定性，可对无缝线路的设计及养护维修提出合理建议。本文得到的主要研究成果和结论如下对国内外无缝线路关键设计参数取值进行总结，结合相关測试研究结果，对寒冷低温条件对轨道结构参数的影响进行了分析，提出了适用于寒冷地区无缝线路的设计参数。我国寒冷地区桥梁日温差采用±〗°接近实际情况并有一定的安全余量。考虑到寒冷地区巨大的年轨温差，设计时钢轨温升最大可取为，冬季温降最大可取为。寒冷地区道床在冬季常处于冻结状态，其线路纵向阻力会增加约道床横向阻力增加约。而在寒冷低温的条件下，扣件的阻力会有所损失。在温度为时，扣件阻力降低约。寒冷低温条件对轨下弹性垫层刚度有较大的影响。对于橡胶材料的轨下塾板，当环境温度由室温降低至后，其静刚度会增加约。寒冷地区冬季长期积雪，昼夜大温差作用下，冷凝作用导致钢轨表面湿润或结有薄冰，可导致轮轨粘着系数降低，在设计时应考虑制动力率变化的情况。基于所建立的路基上小半径曲线无缝线路稳定性分析模型，研究了寒冷气候条件下路基上小半径曲线无缝线路的受力变形特性并对其稳定性的影构因素进行了分析，在此基础上提出了寒冷地区路基上小半径曲线无缝线路铺设的条件及加强措施小半径曲线无缝线路在均勾温度荷载作用下的受力及变形以曲中点为中心呈对称分布。无论夏季升温或冬季降温条件下，寒冷地区曲线无缝线路的受力及 北京交通大学硕士学位论文变形均远大于普通地区的无缝线路。①曲线半径减小，钢轨温度力径向分力、钢轨纵横向位移均有明显的增加，曲线半径越小越不利于无缝线路的铺设；扣件纵向阻力的变化并不会对小半径曲线的稳定性造成太大的影响；③道床纵向阻力对曲线无缝线路的稳定性影响较小，但对冬季断轨后断缝值影响较大，若要满足断缝值的要求，道床纵向阻力不得小于轨；④增加道床横向阻力是提高曲线无缝线路稳定性有效途径；⑤轨下垫层刚度增加有利于小半径曲线无缝线路允许铺设轨温差的提高，但会使轨枕上压力增加。与普通条件下设计参数相比，当采用寒冷条件下设计参数对无缝线路进行设计时，由钢轨强度及断缝值决定的允许温降均有所提高，钢轨纵、横向位移有所降低。与新型混凝土轨枕轨道结构相比，型混凝土轨枕轨道结构的稳定性可提高约，更适用于寒冷地区小半径曲线无缝线路，其铺设条件为。采用增加道床顶面宽度至、碎肩堆高为或设置防胀挡板等提高道床横向阻力的加强措施，可实现对小半径曲线无缝线路横向位移的控制，后者的效果更为明显。此外，还可采取设置轨距杆或埋设钢轨加强桩等措施。建议轨距杆每隔根轨枕设置根；钢轨加强桩宜布设在小半径曲线的全长，间距以为宜，始末桩应保证在圆缓点及缓圆点之外。建立无缝线路曲线桥空间補合模型，对比寒冷气候条件与普通气候条件下曲线桥上无缝线路受力变形的差异。分析无缝线路设计参数、曲线桥梁结构设计参数对无缝线路受力及变形的影响规律，并提出合理的加强措施，寒冷地区巨大轨温差条件下，曲线桥上钢轨附加纵向力及位移变化幅度均大于普通地区无缝线路，桥壤的纵向受力及位移也更显著。温度力作用下，双线曲线桥上外线钢轨受力最为不利；双线制动引起的钢轨、桥梁及桥墩的受力、变形量几乎为单线制动的倍；曲线桥上无缝线路断轨时，在断缝处钢轨纵向位移有明显突变，而对钢轨的横向位移没有影响，非折断钢轨的纵向力大于折断线的纵向力，断轨对钢轨受力的影嘛范围大约为。桥梁温差增加，钢轨的纵向附加力、纵向及横向变形、桥壤纵向受力及变形逐渐增大；增加扣件纵向阻力，对钢轨及桥壤的受力几乎没有影响，但可明显改善制挠力作用下钢轨的纵向位移及曲线桥上钢轨的横向位移；综合钢轨及桥堪的受力、变形情况，道床纵向阻力取轨较为合理；增加道床横向阻力有利于曲线桥上钢轨纵、横向位移的控制，并能降低温度力作用下桥墩的受力，曲线桥上道床横向阻力宜大于。温度荷载作用下，桥壤高度降低，钢轨的纵向位移明显增大；而制挠力作 结论用下，桥壤高度降低有利于直线钢轨纵向位移的减少，却会引起曲线桥上钢轨纵向位移的增加。在温度力作用下，在全桥范围内桥缴纵向位移随着桥壤高度的减小而降低；而制烧力作用下，直线段与曲线段的桥壤受力及变形规律相反。在小半径曲线桥无缝线路上设置防胀挡板对于钢轨纵、横向位移的控制效果较为明显，可将钢轨横向位移减少，纵向位移减少。研发了适用于寒冷地区无缝线路稳定性的监測系统，实现了对无缝线路稳定性的实时评估及预測，为寒冷地区铁路的安全、平稳、舒适运行提供了重要保障。由现场实际经验表明，该套监测方法及系统是安全稳定可行的。所研发的无缝线路稳定性监测系统突破了人工检测在检测时间上的限制，可在寒冷气候条件下稳定、有效地实现无缝线路的气温轨温、纵向及横向变形的实时监测及传输，为寒冷地区无缝线路状态的实时掌握提供了可靠保障。通过对监测数据的统计分析，可实时掌握无缝线路稳定性的状态并进行合理预测，为无缝线路的养护维修提供科学依据。观测期内，最高轨温比最高气温高左右，最低轨温与最低气温相近；曲中处轨距累计变化量为，未超过《铁路线路修理规则》中规定的限值；圆缓点处钢轨横向、纵向累计位移分别为、观测线路的安全性、稳定性均能满足要求。展望本文主要针对寒冷地区小半径曲线无缝线路进行了一系列的研究，但仍存在部分问题需要今后进行深入和细化的研究：寒冷地区除年轨温差巨大外，还存在日温差大且日复循环的特点。由于温度变形存在滞后性，无缝线路在日复循环的日温差作用下的变形会逐渐累积，对寒冷地区无缝线路稳定性有较大影响，需要进一步展幵研究。小半径曲线无缝线路的失稳通常是在温度荷载及列车荷载的共同作用下发生的，而目前对曲线无缝线路动态失稳的研究尚未多见，还需进一步研究分析。就目前研发的寒冷地区小半径曲线无缝线路稳定性实时监测系统而言，尚未涉及钢轨温度力的监测，希望在后续的工作中进一步增加监测指标，形成一套全面完善的无缝线路稳定性实时监测系统。 参考文献参考文献张未，张步铁路跨区间无缝线路北京：中国铁道出版社，，，，，】，，横向力对轨道移动的影响见编，轨道力学与轨道工程北京：中国铁道出版社，长沙铁道学院科技情报室统一焊接长钢轨轨道无缝线路稳定性计算公式的建议和说明，卢耀荣无缝线路研究与应用北京：中国铁道出版社高亮无缝线路动态稳定性理论研究成都：西南交通大学尹洪江，王红詹贤东曲线铺设无缝线路的研究】中国铁道科学，崔建初小半径曲线铺设无缝线路的研究与应用铁道建筑，，王开云，翟婉明，刘建新山区铁路小半径曲线强化轨道动力性能交通运输工程学报，徐春山山区小半径曲线铺设无缝线路研究南昌：华东交通大学罗信伟，雷晓燕等小半径曲线无缝线路稳定性有限元分析铁道工程学报，单旭，吴亚平，张江峰动载效应对小半径无缝轨道横向位移影响分析兰州交通大学学报’，郝素明，周崇顺小半径曲线及长大坡道地段铺设区间无缝线路之实践铁道运输与经济，，覃飞验，湘桂小半径曲线铺设钢轨无缝线路检算广西铁道柳海清山区铁路小半径曲线地段铺设无缝线路探讨科技创新与应用， 北京交通大学硕士学位论文曾宪海小半径曲线及长大坡道区间无缝线路养护维修技术研究西南交通大学，周锑先，符启宣，张红桥等长大坡道上铺设无缝线路的试验研究铁道学孙立大坡道曲线连续桥上无缝线路设计方法研究铁道工程学报贾德华，孙宁卢耀荣城市轨道交通中小半径大坡道高架桥上无缝线路优化设计中国铁道科学卢耀荣桥上无缝线路挠曲力的计算铁道学报，，蔡成标高墩桥上无缝线路制挠力的整体分析方法成都：西南交通大学，王天伟高墩桥上无缝线路制挠力的模型试验研究成都：西南交通大学，蒋金洲桥上无缝线路钢轨附加纵向力及其对桥梁墩台的传递中国铁道科学，卜一之，张进高速铁路简支梁桥纵向力计算分析桥梁建设，阴存欣铁路桥梁在列车纵向制动作用下的动力反应分析中国铁道科学，邱绪建城市轨道交通高架桥上无缝线路纵向附加力的研究北京：北京交通大学，徐庆元，陈秀方，李树德高速铁路桥上无缝线路纵向附加力研究中国铁道科学，徐庆元王平，屈晓晖高速铁路桥上无缝线路纵向附加力三维有限元建模铁道标准设计陈丹华刘建村铁路简支梁桥制动力有效系数的静力分析铁道工程学报，，潘自立，唐进锋，宁明哲无缝线路稳定的铁摩辛柯能量法分析中国铁道科学，，李伟强，唐进锋桥上无缝线路纵向力作用下桥墩强度安全储备量分析石家庄铁道学院学报，，唐乐，陈秀方朱文珍连续梁桥上无缝线路伸缩附加力计算研究铁道科学与工程学报，⑷朱文珍，陈秀方，刘新建桥上无缝线路伸缩附加力计算的新方法石家庄铁道学院学报，陈鹏，高亮，冯雅薇，许兆义连续梁桥上无缝线路纵向附加力的变化规律北京交通大学学报， 参考文献申晓鹏城市轨道交通钢轨支承间距与支承刚度相互关系的研究北京：北京交通大学，曲村髙亮乔神路蔡小培高速铁路长大桥梁型双块式无砟轨道无缝线路影响因素分析铁道工程学报，曲村，髙亮，乔神路髙速铁路长大桥梁型板式无砟轨道无缝线路力学特性分析铁道标准设计，，蔡小培，髙亮孙汉武曲村桥上纵连板式无砟轨道无缝线路力学性能分析中国铁道科学，曲村髙亮蔡小培乔神路长大简支梁桥上有砟轨道无缝线路纵横垂向变形研究铁道科学与工程学报，曲村，髙亮蔡小培车宏军钢桁梁桥上无缝线路空间耦合模型研究铁道建筑，李秋义，陈秀方城轨高架桥上无缝线路设计的关键技术城市轨道交通研究，，李保友，唐进锋，宁明哲等曲线刚构桥上无缝线路附加纵向力理论分析工程建设’郭郦小半径曲线地段桥上无缝线路的设计研究铁道工程学报，：曾宪海，蒋金洲髙速铁路曲线地段长大连续梁桥无缝线路方案研究铁道建筑，魏贤奎，王平，庞玲等一种小半径曲线桥上无缝线路稳定性加强方案研究铁道科学与工程学报，李惠春钢轨纵向力测定法铁道技术监督，丹治淳一，李惠春钢轨纵向力测定法哈尔滨铁道科技，，阎锋超声波应力检测在铁路工业中的应用国外铁道车辆宋文伟钢轨纵向应力的超声波检测西铁科技，杨蕾，侯春萍无缝线路轨温实时监测系统的实现和应用电子技术应用，刘衍峰，高亮秦沈客运专线道床状态指标的试验研究铁道标准设计，刘永前，王建文，邹振祝无缝线路钢轨温度力测试的位移法铁道学报，，张向民，陈秀方，曾志平青藏铁路无缝线路试验段轨道参数试验铁道科学与工程学报 北京交通大学硕士学位论文冯绍敏，雷晓燕，张拥飞等桥上无缝线路附加伸縮力的远程监测与分析华东交通大学学报张凤林，韩文超高速铁路无缝线路钢轨实时应力与锁定温度远程自动监测系统中国铁路，张向民，高亮，曾志平青藏铁路风火山隧道气温及无缝线路设计轨温试验北京交通大学学报孙茂棠，雷晓燕，刘庆杰基于的无缝线路钢轨温度实时监测系统开发华东交通大学学报张海，刘冲，王大志等应变电测法监测无缝线路实际锁定轨温的变化传感器与微系统，铁路无缝线路设计规范张向民青藏铁路格拉段无缝线路铺设与维护技术研究总报告长沙：中南大学，张向民，陈秀方，曾志平青藏铁路弹条型扣件系统低温阻力特性试验研究铁道科学与工程学报，中国铁道科学研究院严寒地区高速铁路无砟轨道弹性垫层刚度变化规律研究北京：中国铁道科学研究院，铁路桥涵设计基本规范王文健，郭俊，刘启跃不同介质作用下轮轨粘着特性研究机械工程学报，王竣，王开云，刘建新雨雪天气的粘着系数对机车安全性能影响分析重庆理工大学学报自然科学， 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果一、作者简历叶军，男，年月出生，江西省上饶市人。就读于北京交通大学土木工程专业，获工学学士学位；就读于北京交通大学道路与铁道工程专业，研究方向为轨道结构，获工学硕士学位。于中铁工程设计咨询集团有限公司轨道工程设计研究院实习。二、参与科研项目中国铁路总公司科技司重点攻关项目《高速铁路钢轨伸缩调节器运营维护及性能深化研究》’中国神华能源股份有限公司科技创新项目《神朔重载铁路区间无缝线路养护维修技术研究》’中国铁路总公司科技研究开发计划课题《高寒地区铁路养护维修技术研究》，沈阳铁道勘察设计研究院有限公司《寒冷地区无缝线路设计方法研究》， 独创性声明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：丨年、月十 学位论文数据集学位论文数据集表数据集，关键词密级中图分类号论文资助寒冷地区；无缝公开线路；小半径曲线；曲线桥；长期监测■学位授予单位名称学位授予单位代学位类别学位级别北京交通大学工学硕士论文题名—并列题名论文语种—寒冷地区小半径曲线无缝线路设计研究、作者姓名叶军学号培养单位名称培养单位代码培养单位地址邮编北京交通大学北京市海淀区西直门外上园村号学科专业方向学制“学位授予年道路与铁道工程轨道结构论文提交日期年月日导师姓名高亮丨职称丨教授—评阅人一—答辩委员会主席答辩委员会成员电子版论文提交格式文本（）图像（）视频（）音频（）多媒体（）其他推荐格式：：电子版论文坂（发布）者电子版论文出版（发布）地权限声明论文总页数共项，其中带为必填数据，为项