土質路基上CRTS I型軌道溫度力研究

摘 要：文章講述的重點是在土質道路上使用CRTS I型軌道進行施工，借助ANSYS軟件建造出在土質道路上板樣式沒有巖石或者煤炭等碎片的軌道實物模板，分析CRTS I型板式沒有巖石或者煤炭碎片軌道的溫度力。

關鍵詞：溫度梯度；框架式無砟軌道；高速鐵路

1 溫度梯度荷載對軌道板的影響

沒有巖石或者煤炭碎片的軌道種類有很多，主要種類有兩種：板式、枕式。對于使用CRTS I型無砟軌道中使用的混凝土底座會因為天氣的溫度變化而產生變化。混凝土主要是使用水泥混合而成，其導熱性很差，混凝土會因為環境溫度的變化產生翹曲、收縮或者拉長等變化。在CRTS I型板式無砟軌道中，混凝土的變形會受到鋪設的鋼軌、扣件等混凝土板上構造、面層以下的結構、接近板面產生的障礙力、面層以下的反作用力、板本身的重量以及鄰近板面的束縛力，混凝土材質的板內會形成溫度應力。溫度應力對軌道構造產生不良影響，是形成裂縫的關鍵原因之一。

2 CRTS I板式軌道溫度力有限元分析

文章中主要對在土質道路上使用CRTS I型建筑無砟軌道的構造特質展開了具體的分析，對一塊半長度的軌道板展開了探索研究，借助ANSYS軟件的功能建造出軌道板的實物模型，使用實物在模型上開展軌道板層、混凝土板、水泥瀝青砂漿和線形構造物等的模仿，創建三維立體模式的建模，模型中軌道結構計算參數取值如下：

（1）鋼軌

CHN60型

鋼軌橫截面面積：A=7.745×10-3m2；鋼軌慣性矩（對水平軸）：I=3.217×10-5m4；鋼軌高度：h=0.176m；彈性模量：E=2.1×1011N/m2；泊松比：μ=0.3；鋼軌線膨脹系數：？琢=0.0118。

（2）扣件

間距：0.63m；剛度：50kN/mm；阻尼系數：3.89×104～4.77×104N·s/m。

（3）軌道板

軌道板長度在49.62米；寬度在24米；厚度是1.9米；防止軌道的臺厚0.2米。

（4）水泥瀝青砂漿層：

彈性模量：4×108壓強；線膨脹系數：0.01。

（5）混凝土支承層

彈性模量：3.25×1010 壓強；泊松比：0.15；

（6）凸型擋臺樹脂層

彈性模量：2.5×108 壓強；泊松比：0.15；

根據CRTS I型無砟軌道的構造特征，借助ANSYS軟件的功能建造出軌道板的實物模型，把軌道中的基層、砂漿層、混凝土支撐層、凸型擋臺、鋼軌、軌道板等結構做成單元樣式，建筑三維立體實物模型。在計算因為溫度產生翹曲現象的應力分兩類情況：上熱下冷以及上冷下熱，在上冷下熱的現象中得出的結果主要使用在審核疲勞度上。為了更方便計算，這兩種情況都采取一樣數值的溫度呈階梯式變化的數值，同時在繪制溫度呈階梯樣式變化的圖形中要按照線性分布繪制橫截面；針對下冷上熱、下熱上冷這兩類狀況對軌道板的影響，溫度梯度值取每厘米零點五攝氏度，針對軌道板在19毫米厚度的情況，板面上下兩層溫度差在九點五攝氏度，模型中溫度梯度取值十攝氏度。

3 計算結論

由表中計算結果可以看出：

（1）在軌道板上下層有十度溫差的時候，其最大位移是零點一四三毫米，上下層有負十度溫差的時候，其最大位移是零點二七九毫米，后者比前者的位移量更大。

（2）溫度溫差負荷程度的狀態下，水泥瀝青砂漿在軌道中承受的應力會超過平板軌道的應力，水泥瀝青砂漿最大的壓力值是零點七二四兆帕斯卡，同時垂向的最大拉力是零點五一五兆帕斯卡。

（3）有溫度的荷載基礎的條件下，軌道之中的混凝土的軌道板表面溫差十度的時候比溫差為負十度的時候應力值更小，在這種狀態下的最大壓力值為二點四六七兆帕斯卡，在規定的強度值范圍內。

（4）溫度的負荷程度在軌道里的路基上方位無太大影響，垂向壓應力的最大限度應該是在零點零二二兆帕斯卡。

4 結束語

軌道板構造應該使用雙向鋼筋，由于在模仿的真實建筑中軌道板會受溫度遞減或者遞增負荷的影響下，橫豎垂直方面都會形成很大的溫度應力，因此在軌道板橫豎兩個方向會形成拉應力，不過形成的拉應力最大值也不會比混凝土的抗拉能力高。一般來說軌道的水泥瀝青砂漿層面在溫度溫差負荷程度條件下，應力比較小。所以，才會在計算時不將溫度溫差負荷程度對水泥瀝青砂漿層面的影響納入考慮范圍。

參考文獻

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