跨座式单轨交通钢轨道梁设计与性能分析

跨座式单轨交通钢轨道梁设计与性能分析跨座式单轨交通作为城市轨道交通的新制式,具有爬坡能力强,转弯半径小,工程造价低,景观效果好等优点。钢结构轨道梁可提高结构的跨越需求,并具有轻质美观、制作精度高,安装快捷等特点,但国内外对跨座式单轨钢轨道梁的应用和研究较少。

首先设计了三跨一联跨座式单轨钢轨道梁桥,以此为对象进行了荷载组合作用下的静力学分析、线弹性稳定性分析及地震反应分析。主要内容及结论有:参考相关规范和国内外跨座式单轨经验,对跨座式单轨钢轨道梁结构进行选型和设计,确定了其主要构造。

利用有限元软件MIDAS/CIVIL建立结构的静力学模型,对结构的强度以及刚度进行计算,分析了结构在多种静力荷载组合下的受力情况。结果表明,各个构件的应力和变形均在规范要求之内。

使用有限元软件ANSYS建立钢轨道梁单线结构与双线结构的计算模型,分别进行了弹性稳定分析。在荷载组合作用下,单线结构稳定系数不满足要求,双线结构的稳定性相比单线结构明显提升,结构前5阶失稳均未出现整体失稳模态。

双线结构在恒载与活载工况组合作用下的稳定性满足要求,列车活载比风荷载对结构的稳定性影响更大,双线列车活载加载下结构的稳定系数比单线列车活载加载要低,但相差较小。分别针对有平联和无平联两种情况,对该弹性模型进行自振特性分析,并采用反应谱法,对有平联的钢轨道梁模型进行地震响应分析。

计算结果表明,平联结构对钢轨道梁的横向刚度影响很大,地震作用下横桥向激励比纵桥向激励的应力和位移响应要大,最大应力响应发生在固定支座附近,最大位移响应发生于边跨跨中附近,平联的应力响应大于主梁和横梁结构各钢构

件的应力响应。