無縫軌道板的溫度應(yīng)力研究

朱進波

摘 要：軌道模型簡化為兩端鉸支的鋪設(shè)于均勻介質(zhì)（道床）中的一根細(xì)長壓桿，求解軌道板失穩(wěn)時的溫度應(yīng)力，然后通過具體數(shù)據(jù)求解最小溫度應(yīng)力。

關(guān)鍵詞：無縫軌道；溫度應(yīng)力

1 軌道板破壞形式

高速鐵路只有保證其運行中的高平順性和高舒適性才能為人們所接受，因此軌道板需要保證其高精確性。影響的因素大致可分為六個方面。第一，模板精度不夠?qū)е鲁善酚新N曲變形。第二，蒸養(yǎng)過程中導(dǎo)致軌道板翹曲變形。通過觀察和試驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)以下兩個原因是使軌道板在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致翹曲變形影響最大的因素。第三，軌道板張拉不對稱導(dǎo)致板翹曲變形。第四，軌道板臨時存放不規(guī)范，存放時間過長導(dǎo)致板翹曲變形。第五，支撐層變形引起的軌道板變形。最后溫度力引起的破壞。由于一個地區(qū)的溫度是不斷改變的，而且溫差很大，所以會產(chǎn)生內(nèi)部溫度應(yīng)力。從而軌道板會產(chǎn)生向上或向邊上彎曲的變形，那么需要確定溫度應(yīng)力，使軌道板更安全。

2 溫度力引起的破壞情況

軌道板精確度影響因素多種多樣，這里僅研究溫度力的影響，將其他的情況看成一致的。對于現(xiàn)在的無縫軌道，主要會產(chǎn)生向上的彎曲破壞，因此也是我們研究的一個方面。

2.1 假設(shè)

2.2 變形曲線

3 溫度應(yīng)力求解的方法

3.1 能量法

能量法是推導(dǎo)無縫線路穩(wěn)定性計算的常用方法。主要利用勢能駐值原理，即結(jié)構(gòu)物處于平衡狀態(tài)的充分必要條件是勢能取駐值，dA=0，也就是靜力平衡與勢能駐值這兩個條件是等價的。設(shè)軌道處于平衡狀態(tài)，總勢能為A，則當(dāng)軌道由于受任何干擾而產(chǎn)生微小虛位移時，按照勢能駐值原理應(yīng)有：

式中：A1為由于鋼軌軸向溫度壓力而在鋼軌內(nèi)部儲存的形變能，或稱鋼軌壓縮形變能；A2為軌道框架彎曲形變能；A3為由于軌道變形而儲存于道床中的形變能，簡稱道床形變能。

形變能為變形曲線長度L和變形矢度F的函數(shù)，故應(yīng)有

3.2 能量法求解

3.2.1軌道板壓縮形變能A1

3.2.2軌道板彎曲形變能A2

軌道板彎曲形變能A2仍然由原始彈性彎曲變形而存儲的形變能Moe及變形過程中新增加的內(nèi)力矩而儲存的形變能Mf構(gòu)成。由于將整個變形曲線視為有細(xì)長桿與粗桿構(gòu)成的組合體系，因此，軌道板的彎曲形變能要考慮到粗桿在受溫度壓力作用時并沒有彎曲變形。

3.2.3軌道板重力勢能A3

3.2.4 臨界力計算公式

4 具體參數(shù)計算

可以通過具體的參數(shù)的數(shù)值進行求解計算，算出最小應(yīng)力下的彎曲軌道板數(shù)量，那么只要知曉了一般狀態(tài)，在設(shè)計鋪軌下保證基本承載力，既可以保證軌道板的穩(wěn)定。

同時由于軌道板并不是一個整體，而是由板縫錯雜相連的，所以整體的變形曲線并不是正玄曲線，而是其他形式，如每段正弦曲線組成的總體正弦曲線，或者考慮寬接縫的影響。

參考文獻：

[1] 練松良.《軌道工程》.endprint

摘 要：軌道模型簡化為兩端鉸支的鋪設(shè)于均勻介質(zhì)（道床）中的一根細(xì)長壓桿，求解軌道板失穩(wěn)時的溫度應(yīng)力，然后通過具體數(shù)據(jù)求解最小溫度應(yīng)力。

關(guān)鍵詞：無縫軌道；溫度應(yīng)力

1 軌道板破壞形式

高速鐵路只有保證其運行中的高平順性和高舒適性才能為人們所接受，因此軌道板需要保證其高精確性。影響的因素大致可分為六個方面。第一，模板精度不夠?qū)е鲁善酚新N曲變形。第二，蒸養(yǎng)過程中導(dǎo)致軌道板翹曲變形。通過觀察和試驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)以下兩個原因是使軌道板在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致翹曲變形影響最大的因素。第三，軌道板張拉不對稱導(dǎo)致板翹曲變形。第四，軌道板臨時存放不規(guī)范，存放時間過長導(dǎo)致板翹曲變形。第五，支撐層變形引起的軌道板變形。最后溫度力引起的破壞。由于一個地區(qū)的溫度是不斷改變的，而且溫差很大，所以會產(chǎn)生內(nèi)部溫度應(yīng)力。從而軌道板會產(chǎn)生向上或向邊上彎曲的變形，那么需要確定溫度應(yīng)力，使軌道板更安全。

2 溫度力引起的破壞情況

軌道板精確度影響因素多種多樣，這里僅研究溫度力的影響，將其他的情況看成一致的。對于現(xiàn)在的無縫軌道，主要會產(chǎn)生向上的彎曲破壞，因此也是我們研究的一個方面。

2.1 假設(shè)

2.2 變形曲線

3 溫度應(yīng)力求解的方法

3.1 能量法

能量法是推導(dǎo)無縫線路穩(wěn)定性計算的常用方法。主要利用勢能駐值原理，即結(jié)構(gòu)物處于平衡狀態(tài)的充分必要條件是勢能取駐值，dA=0，也就是靜力平衡與勢能駐值這兩個條件是等價的。設(shè)軌道處于平衡狀態(tài)，總勢能為A，則當(dāng)軌道由于受任何干擾而產(chǎn)生微小虛位移時，按照勢能駐值原理應(yīng)有：

式中：A1為由于鋼軌軸向溫度壓力而在鋼軌內(nèi)部儲存的形變能，或稱鋼軌壓縮形變能；A2為軌道框架彎曲形變能；A3為由于軌道變形而儲存于道床中的形變能，簡稱道床形變能。

形變能為變形曲線長度L和變形矢度F的函數(shù)，故應(yīng)有

3.2 能量法求解

3.2.1軌道板壓縮形變能A1

3.2.2軌道板彎曲形變能A2

軌道板彎曲形變能A2仍然由原始彈性彎曲變形而存儲的形變能Moe及變形過程中新增加的內(nèi)力矩而儲存的形變能Mf構(gòu)成。由于將整個變形曲線視為有細(xì)長桿與粗桿構(gòu)成的組合體系，因此，軌道板的彎曲形變能要考慮到粗桿在受溫度壓力作用時并沒有彎曲變形。

3.2.3軌道板重力勢能A3

3.2.4 臨界力計算公式

4 具體參數(shù)計算

可以通過具體的參數(shù)的數(shù)值進行求解計算，算出最小應(yīng)力下的彎曲軌道板數(shù)量，那么只要知曉了一般狀態(tài)，在設(shè)計鋪軌下保證基本承載力，既可以保證軌道板的穩(wěn)定。

同時由于軌道板并不是一個整體，而是由板縫錯雜相連的，所以整體的變形曲線并不是正玄曲線，而是其他形式，如每段正弦曲線組成的總體正弦曲線，或者考慮寬接縫的影響。

參考文獻：

[1] 練松良.《軌道工程》.endprint

摘 要：軌道模型簡化為兩端鉸支的鋪設(shè)于均勻介質(zhì)（道床）中的一根細(xì)長壓桿，求解軌道板失穩(wěn)時的溫度應(yīng)力，然后通過具體數(shù)據(jù)求解最小溫度應(yīng)力。

關(guān)鍵詞：無縫軌道；溫度應(yīng)力

1 軌道板破壞形式

高速鐵路只有保證其運行中的高平順性和高舒適性才能為人們所接受，因此軌道板需要保證其高精確性。影響的因素大致可分為六個方面。第一，模板精度不夠?qū)е鲁善酚新N曲變形。第二，蒸養(yǎng)過程中導(dǎo)致軌道板翹曲變形。通過觀察和試驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)以下兩個原因是使軌道板在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致翹曲變形影響最大的因素。第三，軌道板張拉不對稱導(dǎo)致板翹曲變形。第四，軌道板臨時存放不規(guī)范，存放時間過長導(dǎo)致板翹曲變形。第五，支撐層變形引起的軌道板變形。最后溫度力引起的破壞。由于一個地區(qū)的溫度是不斷改變的，而且溫差很大，所以會產(chǎn)生內(nèi)部溫度應(yīng)力。從而軌道板會產(chǎn)生向上或向邊上彎曲的變形，那么需要確定溫度應(yīng)力，使軌道板更安全。

2 溫度力引起的破壞情況

軌道板精確度影響因素多種多樣，這里僅研究溫度力的影響，將其他的情況看成一致的。對于現(xiàn)在的無縫軌道，主要會產(chǎn)生向上的彎曲破壞，因此也是我們研究的一個方面。

2.1 假設(shè)

2.2 變形曲線

3 溫度應(yīng)力求解的方法

3.1 能量法

能量法是推導(dǎo)無縫線路穩(wěn)定性計算的常用方法。主要利用勢能駐值原理，即結(jié)構(gòu)物處于平衡狀態(tài)的充分必要條件是勢能取駐值，dA=0，也就是靜力平衡與勢能駐值這兩個條件是等價的。設(shè)軌道處于平衡狀態(tài)，總勢能為A，則當(dāng)軌道由于受任何干擾而產(chǎn)生微小虛位移時，按照勢能駐值原理應(yīng)有：

式中：A1為由于鋼軌軸向溫度壓力而在鋼軌內(nèi)部儲存的形變能，或稱鋼軌壓縮形變能；A2為軌道框架彎曲形變能；A3為由于軌道變形而儲存于道床中的形變能，簡稱道床形變能。

形變能為變形曲線長度L和變形矢度F的函數(shù)，故應(yīng)有

3.2 能量法求解

3.2.1軌道板壓縮形變能A1

3.2.2軌道板彎曲形變能A2

軌道板彎曲形變能A2仍然由原始彈性彎曲變形而存儲的形變能Moe及變形過程中新增加的內(nèi)力矩而儲存的形變能Mf構(gòu)成。由于將整個變形曲線視為有細(xì)長桿與粗桿構(gòu)成的組合體系，因此，軌道板的彎曲形變能要考慮到粗桿在受溫度壓力作用時并沒有彎曲變形。

3.2.3軌道板重力勢能A3

3.2.4 臨界力計算公式

4 具體參數(shù)計算

可以通過具體的參數(shù)的數(shù)值進行求解計算，算出最小應(yīng)力下的彎曲軌道板數(shù)量，那么只要知曉了一般狀態(tài)，在設(shè)計鋪軌下保證基本承載力，既可以保證軌道板的穩(wěn)定。

同時由于軌道板并不是一個整體，而是由板縫錯雜相連的，所以整體的變形曲線并不是正玄曲線，而是其他形式，如每段正弦曲線組成的總體正弦曲線，或者考慮寬接縫的影響。

參考文獻：

[1] 練松良.《軌道工程》.endprint