城际铁路梁端位置扣件间距最大值研究
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中图分类号:U213. 5 + 3 文献标识码:A DOI:10. 13238 / j. issn. 1004-2954. 202003120011
Analysis of Maximum Distance of Fasteners at Bridge
Ends for Intercity Railway
and comfortability. Therefore, it is necessary to
analyze the maximum distance between fasteners
at bridge ends for engineering reference. The
existing studies on this question mainly focus on
800mm, and the calculated values are compared with the limit values from standards. The results show
that, as the distance between fasteners at bridge ends is 750 mm, all indexes are within limits; although
件与系统,2019(5) :46-47.
察,2020,46(1) :126-128.
察,2020,46(1) :137-140,161.
46(1) :7-11,48.
第5期
冯杜炀,刘亚林—城际铁路梁端位置扣件间距最大值研究
61
dynamic values of railway track without specific vehicle safety and stability analysis. By establishing a
[17] 孙嵘. 京张高铁 GIS 地理信息系统构建研究[ J] . 铁道勘察,2020,
[6] 操锋. 铁路行业 BIM,GIS 综合应用探讨[ J] . 中国新通信,2015,
[7] 郝蕊,王辉麟,卢文龙,等. GIS -BIM 在铁路工程建设管理中的应
[8] 史艾嘉. BIM 技术与 GIS 技术融合应用研究[ J] . 价值工程,2019,
收稿日期:2020 03 12;修回日期:2020 08 10
基金项目:北京市科技计划项目( Z171100002117003)
作者简介:冯杜炀(1993—) ,男,工程师,2016 年毕业于美国伊利诺伊大
学香槟分校土木工程专业,工学硕士,主要从事高铁及地铁轨道设计研
究工作,E-mail:fengduyang00@ 163. com。
摘 要:时速 200 km 的城际铁路轨道结构通常采用 CRTS 双块式无砟轨道,当轨道铺设在桥梁段时,轨枕间距一般
按 650 mm 控制。 由于城际铁路线路曲线半径较小及施工误差等原因,部分梁端位置扣件节点间距超过 700 mm,轨
枕间距过大会影响轨道结构稳定性,也会影响行车的安全性及舒适性,因此有必要对梁端单处轨枕间距最大值进
节点间距大于 700 mm 情况。
1 研究背景
随着我国城市化进程的加速,相邻城市间和城市
群之间的城际铁路由于其具备快速、大运量、安全舒适
等优点,逐渐成为大都市圈城市公共交通的骨干和主
体,如长三角宁杭城际、沪宁城际,珠三角莞惠城际、广
珠城际等。 目前我国城际铁路设计速 度 一 般 为 200
km / h,城际铁路轨道系统普遍采用现浇的双块式轨道
算,以确保行车安全。
轨枕间距超出设计要求值主要有以下原因。
(1) 梁缝平面扇形原因
城际铁路多建在城市群,沿线经济发达,受地形条
避 免。
根据 TB 10623—2014《 城际铁路设计规范》 ,线路平面
2 有限元分析模型
2. 1 模型建立
FENG Duyang1 , LIU Yalin2
(1. China Railway Engineering Design and Consulting Group Co. , Ltd. , Beijing 100055, China;
2. China Tiesiju Civil Engineering Group, Hefei 230023, China)
行研究分析,进而为工程建设与验收提供参考。 既有研究资料仅从钢轨及扣件等轨道专业指标进行研究,缺少针
对轨道、车体全面的动力学分析。 通过建立车辆-轨道-桥梁有限元分析模型,对梁端扣件节点间距在 740 ~ 800 mm
范围轨道结构的动力学响应、行车安全及稳定性在内的 12 个指标进行计算并将计算结果与相关规范限值进行对
件间距加大。 由于连续梁梁长一般均在 100 m 以上,
温度变化是连续梁处轨枕间距较大的主要影响因素。
(3) 施工误差原因
CRTS 双块式无砟轨道采用轨排支撑架法施工,
轨排架间距调节或控制不准,易造成梁端处轨枕间距
较大的情况。
1. 2 分析思路
结合城际铁路设计经验,扣件节点设计值一般为
范》 规定,高速及城际铁路扣件间距不宜大于 650 mm,
[9] 赵杏英,陈沉,杨礼国. BIM 与 GIS 数据融合关键技术研究[ J] . 大
[10] 李浩,赵国堂,范丁元,等. 面向 GIS 应用的铁路工程三维信息模
[11] 白雪,王翔,朱超平. BIM 轻量化技术在铁路工程建设中的应用研
机系统应用,2017(12) :200-206.
究[ J] . 城市勘测,2019(4) :9-13.
第 65 卷 第 5 期
铁 道 标 准 设 计
2021 年 5 月
RAILWAY STANDARD DESIGN
Vol. 65 No. 5
May. 2021
文章编号:1004 2954(2021)05 0060 05
城际铁路梁端位置扣件间距最大值研究
冯杜炀1 , 刘亚林2
(1. 中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055; 2. 中铁四局集团有限公司,合肥 230023)
finite element model of vehicle-track-bridge, 12 indexes are analyzed including railway track dynamic
response, vehicle running stability and safety indexes with fasteners distance ranging from 740 mm to
Key words: twin-block concrete track; intercity railway; distance between fasteners; track dynamic
responses; stability; safety; rail lateral bouncing value
结构,由于城际铁路相较高速铁路曲线半径较小
双块式无砟轨道施工控制不严等原因
[2]
[1]
,
,在施工及验
收过程中,桥梁段梁缝位置扣件节点间距存在个别超
过 700 mm 的情况。 TB10082—2017《 铁路轨道设计规
(2) 梁体温度收缩原因
城际铁路一般标准梁缝为 100 mm,由于温度变化
引起梁体收缩,会导致梁缝间距变大,进而导致梁端扣
Abstract: The main type of concrete track system for intercity railway with 200 km / h design speed is
CRTS twin-block concrete track. When track is laid on the bridge, the distance between fasteners at
道 -桥梁动力学耦合模型的方法,对轨道动力学指标、
行车安全性指标及行车稳定性指标进行计算 [5] ,通过
与标准限值进行对比,判断相应节点间距是否满足规
范要求,进而为后续设计及工程验收提供参考。
除动力学相关指标外,还从安全角度考虑,采用静
许值。
力学模型对梁端位置断轨时钢轨弹性挤开量进行计
1. 1 原因分析
[5] 谢明霞,张力,马瑞. 3D GIS,BIM 技术在城市地铁管理信息系统
究[ J] . 铁道通信信号,2019,55(1) :40-43.
中的应用[ J] . 地理空间信息,2019,17(9) :86-89,130.
38(21) :179-181.
[15] 梁劲. BIM 技术在京张高铁标准梁设计中的应用研究[ J] . 铁道勘
坝与安全,2019(2) :7-10.
[16] 罗天靖,高策. 京张高铁标准梁 BIM 技术应用研究[ J] . 铁道勘
型数据交换方法[ J] . 西南交通大学学报,2018,53(1) :197-205.
650 mm,实际施工时,梁端处轨枕间距由于上述分析,
置 [3] 。 既有文献主要分析了轨道结构的动力学响应,
最大值,结合既有设计经验,本文扣件节点间距研究范
围为 740 ~ 800 mm( 级差 20 mm) 。 通过建立车辆 - 轨
特殊情况下超过限值,应进行设计检算,且不宜连续设
提出了扣件间距最大值宜为 725 ~ 750 mm
[12] 王青云,罗泽. 基于 LOD 的海量地形数据并行渲染技术[ J] . 计算
17(7) :90-90.
[13] 夏永俊,李楼,刘全海. 城市轨道交通 BIM 与 3D GIS 结合应用研
用研究[ J] . 铁路计算机应用,2018,27(4) :46-50.
[14] 郭寅虎. BIM 与 GIS 融合技术在铁路信息化建设中的研究[ J] . 软
the rail lateral elastic bouncing value is smaller than the limit, it is close to the limit. Therefore, it is
concluded that the distance between fasteners at bridge ends should not exceed 750mm.
[4]
。 由于轨
枕间距直接影响车辆在轨道结构走行时的行车安全及
舒适,有必要在分析轨道动力学响应的同时,对列车行
车安全和舒适性也进行全面分析 [5] ,进而判断最大扣
件间距允许值。 以珠三角地区某时速 200 km 城际铁
路为例,分析了无砟轨道梁端位置扣件间距的最大允
个别存在大于 700 mm 情况。 为探究梁缝处轨枕间距
本文模型分析采用 CRH6 型城际铁路动车组建立
困难条件下最小曲线半径为 2 000 m。 在曲线上架设
整车模型。 轨道采用 CRTS 双块式无砟轨道,轨道结
构由 60 kg / m 钢轨、 WJ - 8B 型扣件、 道 床 板、 底 座 组
简支梁时会形成扇形口梁缝。 以半径为 2 000 m 的小
扣件,静刚度为 26 kN / mm,刚度动静比按 1. 4 考虑,扣
桥梁时,因现行简支梁通用图为直线梁,在曲线上布置
半径曲线,32 m 双线简支梁为例,曲线桥梁布置采用
平分中矢法,标准梁缝为 100 mm,曲线外侧股道中心
bridge ends is controlled within 650 mm generally. Due to such causes as small radius curve and
construction error, it may exceed 700 mm, which affects railway track stability, vehicle running safety
比。 结果表明,扣件节点间距为 750 mm 时,轨道动力学、车体行车安全性及舒适性等指标满足规范要求,弹性挤开
量指标虽小于限值,但数值接近限值,建议城际铁路梁端位置单处轨枕间距按不大于 750 mm 控制。
关键词:双块式无砟轨道; 城际铁路; 扣件间距; 轨道动力响应; 平稳性; 安全性; 弹性挤开量
Analysis of Maximum Distance of Fasteners at Bridge
Ends for Intercity Railway
and comfortability. Therefore, it is necessary to
analyze the maximum distance between fasteners
at bridge ends for engineering reference. The
existing studies on this question mainly focus on
800mm, and the calculated values are compared with the limit values from standards. The results show
that, as the distance between fasteners at bridge ends is 750 mm, all indexes are within limits; although
件与系统,2019(5) :46-47.
察,2020,46(1) :126-128.
察,2020,46(1) :137-140,161.
46(1) :7-11,48.
第5期
冯杜炀,刘亚林—城际铁路梁端位置扣件间距最大值研究
61
dynamic values of railway track without specific vehicle safety and stability analysis. By establishing a
[17] 孙嵘. 京张高铁 GIS 地理信息系统构建研究[ J] . 铁道勘察,2020,
[6] 操锋. 铁路行业 BIM,GIS 综合应用探讨[ J] . 中国新通信,2015,
[7] 郝蕊,王辉麟,卢文龙,等. GIS -BIM 在铁路工程建设管理中的应
[8] 史艾嘉. BIM 技术与 GIS 技术融合应用研究[ J] . 价值工程,2019,
收稿日期:2020 03 12;修回日期:2020 08 10
基金项目:北京市科技计划项目( Z171100002117003)
作者简介:冯杜炀(1993—) ,男,工程师,2016 年毕业于美国伊利诺伊大
学香槟分校土木工程专业,工学硕士,主要从事高铁及地铁轨道设计研
究工作,E-mail:fengduyang00@ 163. com。
摘 要:时速 200 km 的城际铁路轨道结构通常采用 CRTS 双块式无砟轨道,当轨道铺设在桥梁段时,轨枕间距一般
按 650 mm 控制。 由于城际铁路线路曲线半径较小及施工误差等原因,部分梁端位置扣件节点间距超过 700 mm,轨
枕间距过大会影响轨道结构稳定性,也会影响行车的安全性及舒适性,因此有必要对梁端单处轨枕间距最大值进
节点间距大于 700 mm 情况。
1 研究背景
随着我国城市化进程的加速,相邻城市间和城市
群之间的城际铁路由于其具备快速、大运量、安全舒适
等优点,逐渐成为大都市圈城市公共交通的骨干和主
体,如长三角宁杭城际、沪宁城际,珠三角莞惠城际、广
珠城际等。 目前我国城际铁路设计速 度 一 般 为 200
km / h,城际铁路轨道系统普遍采用现浇的双块式轨道
算,以确保行车安全。
轨枕间距超出设计要求值主要有以下原因。
(1) 梁缝平面扇形原因
城际铁路多建在城市群,沿线经济发达,受地形条
避 免。
根据 TB 10623—2014《 城际铁路设计规范》 ,线路平面
2 有限元分析模型
2. 1 模型建立
FENG Duyang1 , LIU Yalin2
(1. China Railway Engineering Design and Consulting Group Co. , Ltd. , Beijing 100055, China;
2. China Tiesiju Civil Engineering Group, Hefei 230023, China)
行研究分析,进而为工程建设与验收提供参考。 既有研究资料仅从钢轨及扣件等轨道专业指标进行研究,缺少针
对轨道、车体全面的动力学分析。 通过建立车辆-轨道-桥梁有限元分析模型,对梁端扣件节点间距在 740 ~ 800 mm
范围轨道结构的动力学响应、行车安全及稳定性在内的 12 个指标进行计算并将计算结果与相关规范限值进行对
件间距加大。 由于连续梁梁长一般均在 100 m 以上,
温度变化是连续梁处轨枕间距较大的主要影响因素。
(3) 施工误差原因
CRTS 双块式无砟轨道采用轨排支撑架法施工,
轨排架间距调节或控制不准,易造成梁端处轨枕间距
较大的情况。
1. 2 分析思路
结合城际铁路设计经验,扣件节点设计值一般为
范》 规定,高速及城际铁路扣件间距不宜大于 650 mm,
[9] 赵杏英,陈沉,杨礼国. BIM 与 GIS 数据融合关键技术研究[ J] . 大
[10] 李浩,赵国堂,范丁元,等. 面向 GIS 应用的铁路工程三维信息模
[11] 白雪,王翔,朱超平. BIM 轻量化技术在铁路工程建设中的应用研
机系统应用,2017(12) :200-206.
究[ J] . 城市勘测,2019(4) :9-13.
第 65 卷 第 5 期
铁 道 标 准 设 计
2021 年 5 月
RAILWAY STANDARD DESIGN
Vol. 65 No. 5
May. 2021
文章编号:1004 2954(2021)05 0060 05
城际铁路梁端位置扣件间距最大值研究
冯杜炀1 , 刘亚林2
(1. 中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055; 2. 中铁四局集团有限公司,合肥 230023)
finite element model of vehicle-track-bridge, 12 indexes are analyzed including railway track dynamic
response, vehicle running stability and safety indexes with fasteners distance ranging from 740 mm to
Key words: twin-block concrete track; intercity railway; distance between fasteners; track dynamic
responses; stability; safety; rail lateral bouncing value
结构,由于城际铁路相较高速铁路曲线半径较小
双块式无砟轨道施工控制不严等原因
[2]
[1]
,
,在施工及验
收过程中,桥梁段梁缝位置扣件节点间距存在个别超
过 700 mm 的情况。 TB10082—2017《 铁路轨道设计规
(2) 梁体温度收缩原因
城际铁路一般标准梁缝为 100 mm,由于温度变化
引起梁体收缩,会导致梁缝间距变大,进而导致梁端扣
Abstract: The main type of concrete track system for intercity railway with 200 km / h design speed is
CRTS twin-block concrete track. When track is laid on the bridge, the distance between fasteners at
道 -桥梁动力学耦合模型的方法,对轨道动力学指标、
行车安全性指标及行车稳定性指标进行计算 [5] ,通过
与标准限值进行对比,判断相应节点间距是否满足规
范要求,进而为后续设计及工程验收提供参考。
除动力学相关指标外,还从安全角度考虑,采用静
许值。
力学模型对梁端位置断轨时钢轨弹性挤开量进行计
1. 1 原因分析
[5] 谢明霞,张力,马瑞. 3D GIS,BIM 技术在城市地铁管理信息系统
究[ J] . 铁道通信信号,2019,55(1) :40-43.
中的应用[ J] . 地理空间信息,2019,17(9) :86-89,130.
38(21) :179-181.
[15] 梁劲. BIM 技术在京张高铁标准梁设计中的应用研究[ J] . 铁道勘
坝与安全,2019(2) :7-10.
[16] 罗天靖,高策. 京张高铁标准梁 BIM 技术应用研究[ J] . 铁道勘
型数据交换方法[ J] . 西南交通大学学报,2018,53(1) :197-205.
650 mm,实际施工时,梁端处轨枕间距由于上述分析,
置 [3] 。 既有文献主要分析了轨道结构的动力学响应,
最大值,结合既有设计经验,本文扣件节点间距研究范
围为 740 ~ 800 mm( 级差 20 mm) 。 通过建立车辆 - 轨
特殊情况下超过限值,应进行设计检算,且不宜连续设
提出了扣件间距最大值宜为 725 ~ 750 mm
[12] 王青云,罗泽. 基于 LOD 的海量地形数据并行渲染技术[ J] . 计算
17(7) :90-90.
[13] 夏永俊,李楼,刘全海. 城市轨道交通 BIM 与 3D GIS 结合应用研
用研究[ J] . 铁路计算机应用,2018,27(4) :46-50.
[14] 郭寅虎. BIM 与 GIS 融合技术在铁路信息化建设中的研究[ J] . 软
the rail lateral elastic bouncing value is smaller than the limit, it is close to the limit. Therefore, it is
concluded that the distance between fasteners at bridge ends should not exceed 750mm.
[4]
。 由于轨
枕间距直接影响车辆在轨道结构走行时的行车安全及
舒适,有必要在分析轨道动力学响应的同时,对列车行
车安全和舒适性也进行全面分析 [5] ,进而判断最大扣
件间距允许值。 以珠三角地区某时速 200 km 城际铁
路为例,分析了无砟轨道梁端位置扣件间距的最大允
个别存在大于 700 mm 情况。 为探究梁缝处轨枕间距
本文模型分析采用 CRH6 型城际铁路动车组建立
困难条件下最小曲线半径为 2 000 m。 在曲线上架设
整车模型。 轨道采用 CRTS 双块式无砟轨道,轨道结
构由 60 kg / m 钢轨、 WJ - 8B 型扣件、 道 床 板、 底 座 组
简支梁时会形成扇形口梁缝。 以半径为 2 000 m 的小
扣件,静刚度为 26 kN / mm,刚度动静比按 1. 4 考虑,扣
桥梁时,因现行简支梁通用图为直线梁,在曲线上布置
半径曲线,32 m 双线简支梁为例,曲线桥梁布置采用
平分中矢法,标准梁缝为 100 mm,曲线外侧股道中心
bridge ends is controlled within 650 mm generally. Due to such causes as small radius curve and
construction error, it may exceed 700 mm, which affects railway track stability, vehicle running safety
比。 结果表明,扣件节点间距为 750 mm 时,轨道动力学、车体行车安全性及舒适性等指标满足规范要求,弹性挤开
量指标虽小于限值,但数值接近限值,建议城际铁路梁端位置单处轨枕间距按不大于 750 mm 控制。
关键词:双块式无砟轨道; 城际铁路; 扣件间距; 轨道动力响应; 平稳性; 安全性; 弹性挤开量