论文题目：基于钢垫梁的高速铁路无砟轨道临时架空关键技术研究
摘要：针对高铁轨道板、路基、隧底处的开裂上拱、沉降位移等病害发生情况,需要在不中断行车的情况下,架空线路进行病害整治,恢复线路状态。如何简化繁琐的架空施工方案,如何合理地解决线路区域临时限速问题,如何检查架空设备的状态,是保证高铁线路安全、行车效率、设备稳定的关键。结合线路架空需求和特点,本文基于钢垫梁结构,对高速铁路无砟轨道线路架空技术进行了深入研究和分析。运用有限元分析软件进行分析,并利用钢垫梁室内试验结果验证设计的有效性。为提高架空区域限速,进行了架空装置的动力仿真,提出了架空装置通行速度标准。依据架空装置设计,提出了检查维修指南方案。论文取得的主要研究成果及结论如下:（1）系统调研了不同型号无砟轨道板的尺寸、D型便梁的尺寸,比选了架空装置的跨度、梁高、结构截面形式,研究提出了一种能够铺设在高速铁路无砟轨道线路上的临时架空装置。同时为提高架空装置在不同架空区域的适用性,针对无砟轨道某一片轨道板或多块轨道板,提出了分别可以解决一片轨道板、连续多块轨道板、两块轨道板连接范围内出现病害的3种架空总体方案。为简化工序,结合单片钢垫梁设计的边界条件,设计了架空装置的钢垫梁、过渡支撑、支座、限位装置、扣件、连接板。（2）依据设计,采用有限元分析软件仿真分析了架空装置的核心受力部件钢垫梁的强度、刚度、稳定性。有限元分析结果表明:在CRH3列车荷载作用下,钢垫梁竖向挠度、梁端转角、横向挠度均满足规范要求。且检算得到的钢垫梁强度、稳定性均满足设计规范。根据试验室条件,进行了ZK特种荷载和CRH3列车荷载的加载试验,室内试验验证了临时架空线路在ZK特种荷载和CRH3列车荷载作用下梁跨中最大竖向挠度、梁端转角和最大压、拉应力。（3）为了确保列车能够以不低于80km/h的速度,安全通过临时架空区域,提出了考虑线路静态几何不平顺的通行速度标准。进行了车桥耦合动力分析,分析了钢垫梁架设期间的钢垫梁、列车的动力响应。通过预设轨道静态高低不平顺偏差幅值5mm以及9mm条件下的轨道不平顺,验证了轨道静态高低不平顺容许偏差管理值设定的合理性。（4）从钢垫梁的零件加工、组装、成品基本尺寸、涂装、安装5个方面,设置了一套制造验收标准及安装指南;建立了钢垫梁综合验收的层次模型,确定了验收指标的权重,利用模糊综合评价法确定了不同验收指标的处理方法,设置了检查维修系统。为及时了解临时架空线路中各构件工作状态,确保车辆运行安全和平稳,制定了运营期间基于验收系统的临时架空线路养护方案。（5）提出了有砟线上钢垫梁的动力性能试验方案,明确了试验目的与原则,安排了试验内容、检测的具体指标与检测设备。对于该装置的搭载施工,提供了施工流程图、具体施工步骤和施工所需人员设备及材料,有利于制定专项施工工艺。高铁的临时架空整治,属于高铁大修技术研究范畴,且为不中断行车方案,具有一定的前瞻性,应是我国高铁线路维修需要储备的技术。由于之前普速铁路大量架空技术方案限速为45km/h,且针对高速铁路运营特点的线路临时架空技术研究较少。本文提出了高铁线路无砟轨道临时架空装置总体方案,该方案为适应更高通行速度,进行了各个部件的结构形式设计;通过试验测试验证了架空装置的受力性能和安全性;通过提出通行速度标准,指导了架空期间的线路状态管理;提出临时架空装置的检查维修指南,系统地管理了钢垫梁的状态,减少了架空维护对高速铁路的影响。与既有设计速度45km/h的架空装置相比,现场拼装便捷,病害整治空间较大,提高了列车运行效率,产生了显著的经济效益。图58幅,表40个,参考文献54篇。
关键词：高速铁路;无砟轨道;架空技术;钢垫梁;理论分析;室内试验;维修指南
学科专业：桥梁与隧道工程
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 国内外临时架空方法及技术研究
1.2.2 无砟轨道架空案例
1.2.3 亟待解决的问题
1.3 研究目的和主要研究内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 主要研究内容
1.4 研究方法及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
1.5 主要研究成果
2 架空装置总体方案和结构设计
2.1 高速铁路架空装置设计方案比选
2.2 架空装置总体方案
2.2.1 单片钢垫梁架空线路
2.2.2 多片钢垫梁架空线路
2.2.3 钢垫梁+过渡支撑架空线路
2.3 架空装置结构设计
2.3.1 钢垫梁
2.3.2 过渡支撑
2.3.3 支座
2.3.4 限位装置
2.3.5 扣件
2.3.6 连接板
2.4 本章小结
3 钢垫梁受力特征分析
3.1 有限元分析
3.2 室内试验一(CRH3列车荷载)
3.2.1 新型钢垫梁竖向位移
3.2.2 新型钢垫梁应力
3.2.3 新型钢垫梁梁端转角
3.3 室内试验二(ZK特种荷载)
3.3.1 新型钢垫梁竖向位移
3.3.2 新型钢垫梁应力
3.3.3 新型钢垫梁梁端转角
3.4 结果对比及分析
3.5 本章小结
4 架空装置通行速度标准研究
4.1 架空区域轨道几何状态管理标准的构想
4.2 车桥动力学分析
4.2.1 列车模型
4.2.2 轮轨关系模型
4.2.3 钢垫梁模型
4.2.4 结果分析
4.3 轨道预设高低不平顺状态分析
4.3.1 轨道静态高低不平顺设置方案
4.3.2 结果分析
4.4 通行速度标准
4.5 本章小结
5 架空装置行车试验设计
5.1 试验目的与原则
5.1.1 试验目的
5.1.2 试验原则
5.2 试验内容及测点
5.2.1 试验内容
5.2.2 试验测点及评判标准
5.2.3 测试仪器配备
5.3 钢垫梁安装及施工方案
5.3.1 施工流程图
5.3.2 施工步骤
5.3.3 施工所需的人员、设备及材料
5.4 本章小结
6 检查维修指南
6.1 钢垫梁制造验收及安装指南
6.1.1 零件加工
6.1.2 组装
6.1.3 成品基本尺寸
6.1.4 涂装
6.1.5 安装
6.2 检查验收系统
6.2.1 验收指标权重的确定
6.2.2 验收数据处理
6.3 基于检查验收系统的维修措施
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献