• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      CRTSⅡ型板式軌道軌道板溫度測量與變形分析

      2011-09-03 10:15:14韓志剛
      鐵道標準設計 2011年10期
      關鍵詞:溫度梯度表面溫度鋼軌

      韓志剛,孫 立

      (中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

      CRTSⅡ型板式無砟軌道由鋼軌、彈性扣件、預制軌道板、水泥瀝青砂漿調整層、連續(xù)底座板(橋梁)或支承層(路基)、滑動層(橋上)、側向擋塊(橋上)等部分組成。如圖1所示。

      圖1 橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道結構示意

      在CRTSⅡ型板式無砟軌道結構中,水泥瀝青砂漿層作為軌道板和混凝土底座或支承層之間的墊層材料,起到填充、調整軌道結構高度、支撐承力并傳力作用,并可以為軌道板提供一定的剛度、彈性和韌性。水泥瀝青砂漿的性能直接影響到列車運行品質、軌道結構耐久性以及運營維修成本,他是高速鐵路建造的關鍵工程材料之一。

      目前在CRTSⅡ型板式無砟軌道施工過程中發(fā)現(xiàn),軌道板與水泥瀝青砂漿存在離縫現(xiàn)象,離縫主要出現(xiàn)在軌道板4個邊角位置。如圖2所示。

      圖2 軌道板與水泥瀝青砂漿層離縫

      初步分析離縫是由于軌道板沿其厚度方向不均勻溫度梯度引起的;因為剛施工完畢水泥瀝青砂漿層,軌道板沒有承受列車載荷作用;當軌道板均勻升溫時,會引起軌道板沿其長度和寬度方向的伸長變形;當軌道板均勻降溫時,會引起軌道板沿其長度和寬度方向的收縮變形;而當軌道板沿其厚度方向存在溫度梯度時,會使得軌道板產(chǎn)生豎向的翹曲變形。

      軌道板與水泥瀝青砂漿層的離縫不僅會加快水對軌道板的侵蝕,加速砂漿裸露部位的破損脫落,而且也會對將來的行車造成安全隱患。

      本文基于Ansys有限元軟件建立軌道板溫度梯度分析模型,以試驗測量的軌道板溫度和變形為初始分析條件,分析不均勻溫度梯度對軌道板翹曲變形的影響,通過實測軌道板變形結果與數(shù)值模擬結果的對比,驗證有限元分析模型的可靠性,并為CRTSⅡ無砟軌道板的結構設計及優(yōu)化提供參考。

      1 軌道板溫度、變形測量

      1.1 軌道板傳熱性能概述

      CRTSⅡ型軌道板為鋼筋混凝土結構,其傳熱性能存在明顯滯后現(xiàn)象。當軌道板被太陽照射,其結構表面溫度迅速上升,但內部大部分區(qū)域仍保持原來的溫度狀態(tài),會在軌道板厚度方向形成不均勻的溫度梯度。軌道板的溫度梯度變化不僅與其朝向、日照直射強度和日照時間有關,而且與環(huán)境溫度有關。

      1.2 軌道板溫度觀測

      軌道板內部溫度梯度的分布情況一直是設計者最關注的問題,本次試驗只對軌道板表面和底面進行測量。其中采用4個測溫電偶測量軌道板板底溫度,4個測量點分別位于板端、中間位置其分布如圖3所示。采用紅外測溫槍測量軌道板表面溫度。

      圖3 板底溫度測量點分布示意

      軌道板板底溫度采用4個測溫電偶的平均值,測量數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示,(8月份測量某塊軌道板,板底面和表面溫度與時間變化關系),從圖中可以得到以下結論。

      (1)軌道板底面與表面的溫度隨日照、環(huán)境溫度和時間的變化而變化;軌道板表面從2:00~13:00處于升溫狀態(tài),最高溫度為51.2℃,從13:00~2:00處于降溫狀態(tài),最低溫度為30.8℃;軌道板底面溫度變化幅度遠小于板表面溫度變化幅度,而且升溫、降溫滯后于軌道板表面,從6:00~16:00處于升溫狀態(tài),最高溫度為40.6℃,從16:00~6:00點處于降溫狀態(tài),最低溫度為30.8℃。

      (2)軌道板表面、底面溫度差的變化與板表面溫度變化情況基本一致,從4:00~13:00溫度差逐漸增大,最大正溫差為12.4℃;從13:00~4:00溫度差逐漸減小,最大負溫差為-5.5℃;同時,在一天內出現(xiàn)2次零溫差(板底面溫度與板表面溫度相同),分別出現(xiàn)在早上6:00和下午16:00。軌道板表面與底面溫差變化幅度在-5.5~12.4℃,軌道板的溫度梯度在-0.275~0.62℃/cm之間變化。

      圖4 實測軌道板表面和底面溫度

      圖5 軌道板表面與底面溫度差

      1.3 軌道板變形觀測

      軌道板的翹曲變形隨著軌道板溫度梯度的變化而變化。通過試驗測得,當軌道板表面處于升溫時,板表面溫度高于板底面溫度,軌道板邊緣產(chǎn)生向下的翹曲變形,但由于水泥瀝青砂漿層屬于高彈性模量材料,抗壓縮變形能力強,所以軌道板產(chǎn)生向下的翹曲變形量不大;當軌道板表面處于降溫時,板表面溫度低于板底面溫度,軌道板邊緣產(chǎn)生向上的翹曲變形,由于水泥瀝青砂漿層抗拉變形能力弱,軌道板產(chǎn)生的翹曲量在0.1~0.45 mm變化。

      2 軌道板有限元模擬分析

      2.1 建立模型

      在使用有限元軟件Ansys模擬計算時,依據(jù)軌道板的結構特性,選擇合理的單元建立軌道板模型,模型如圖6所示。鋼軌、扣件、軌道板、水泥瀝青砂漿層分別采用Beam單元、彈簧單元、實體單元、桿單元模擬;底座采用固定位移約束模擬。

      圖6 軌道板有限元模型

      2.2 分析假設

      依據(jù)實測軌道板表面和底面溫度,溫度差在-5.5~12.4℃,溫度梯度-0.275~0.62℃/cm;在有限元模擬計算過程中,假設軌道板沿厚度方向的溫度梯度呈線性分布。鋼軌、扣件和軌道板的材料參數(shù)參照相關規(guī)范,水泥瀝青砂漿為高彈性模量材料(受壓不受拉),彈性模量Eca=7 000~10 000 MPa。

      2.3 模型參數(shù)確定

      為了驗證建立的有限元模型能夠反映實際軌道板的溫度變形,下面分別從軌道板升降溫、水泥瀝青砂漿彈性模量和鋼軌、軌道板自重3個方面討論,確定模型參數(shù)。

      情況1,軌道板溫度采用實測溫度,考慮鋼軌、軌道板自重,水泥瀝青砂漿的彈性模量取值7 000~10 000 MPa,軌道板邊角的翹曲變形量與水泥瀝青砂漿的彈性的變化關系如圖7所示。

      圖7 軌道板翹曲變形量與水泥瀝青砂漿彈性模量的關系(考慮鋼軌、軌道板自重)

      從模擬結果曲線可知,水泥瀝青砂漿的彈性模量對軌道板的翹曲變形影響很小。

      從2:00~6:00,軌道板底面溫度大于表面溫度,隨著軌道板表面升溫,表面溫度逐漸升高,溫度梯度增大,軌道板的翹曲變形量逐漸減小,軌道板的最大翹曲變形量為0.3 mm;

      從6:00~15:00隨著軌道板表面溫度繼續(xù)升高,軌道板表面溫度大于底面溫度,軌道板4個邊角產(chǎn)生的翹曲變形量基本保持不變,約為0.08 mm;

      從15:00~2:00,隨著軌道板表面溫度的降低,板底面溫度大于板表面溫度,軌道板4個邊角產(chǎn)生向上的翹曲變形,最大翹曲變形量為0.35 mm。

      圖8顯示在2:00,當水泥瀝青砂漿的彈性模量為8 000 MPa時,軌道板的翹曲變形云圖。最大的翹曲變形發(fā)生在軌道板4個邊角位置,翹曲變形量為0.35 mm。

      圖8 軌道板翹曲變形云圖

      情況2,軌道板溫度采用實測溫度,忽略鋼軌、軌道板自重,水泥瀝青砂漿的彈性模量為8 000 MPa時,軌道板的翹曲變形量與水泥瀝青砂漿的彈性的變化關系如圖9所示。

      圖9 鋼軌、軌道板自重對翹曲變形的影響

      當軌道板底面溫度大于表面溫度時,忽略鋼軌、軌道板自重,軌道板產(chǎn)生的翹曲變形量要比考慮自重產(chǎn)生的翹曲變形量大30%;當軌道板表面溫度大于底面溫度時,考慮自重和忽略自重,軌道板邊角的翹曲變形量基本一致。

      考慮自重軌道板產(chǎn)生的最大翹曲變形量為0.35 mm;忽略自重軌道板產(chǎn)生的最大翹曲變形量為0.473 mm;通過與試驗測量的最大翹曲變形量0.45 mm相比,當模型參數(shù)忽略鋼軌、軌道板自重、水泥瀝青砂漿的彈性模量為8 000 MPa時,數(shù)值模擬計算結果與實際測量結果基本一致。

      3 軌道板模型的應用

      由于CRTSⅡ型板無砟軌道采用縱聯(lián)結構,前面對單一軌道由于溫度梯度變化產(chǎn)生的翹曲變形進行了分析,下面基于單一軌道板模型,建立3塊縱聯(lián)軌道板模型,分析軌道板縱聯(lián)后溫度梯度對軌道板翹曲變形的影響。

      3塊縱聯(lián)軌道板有限元模型如圖10所示。

      圖10 縱聯(lián)軌道板分析模型

      其中,水泥瀝青砂漿的彈性模量取8 000 MPa,忽略鋼軌、軌道板自重,溫度梯度取-0.275℃/cm,軌道板的翹曲變形量取中間軌道板模擬結果。

      從模擬結果可知,中間軌道板4個邊角產(chǎn)生向上最大翹曲變形為0.33 mm。與前面單一軌道板最大翹曲變形量0.473 mm相比,縱聯(lián)后軌道板翹曲變形量比單塊軌道板的翹曲變形量減小約30%。

      4 結論與展望

      本文基于對CRTSⅡ型板無砟軌道溫度和變形的測量,使用Ansys有限元軟件建立分析模型,分析不均勻溫度梯度對軌道板翹曲變形的影響,通過試驗測量數(shù)據(jù)和模擬結果的對比,確定模型參數(shù)并驗證分析模型的可靠性,得到如下結論。

      (1)依據(jù)實測軌道板溫度數(shù)據(jù),可知軌道板板底與表面的溫度隨日照、時間的變化而變化,板表面與底面溫差變化幅度為-5.5~12.4℃,溫度梯度在-0.275~0.62℃/cm變化;

      (2)通過試驗測量數(shù)據(jù)和模擬結果的對比,驗證當軌道板板底溫度高、板表面溫度低時,軌道板4個邊角產(chǎn)生向上翹曲變形;水泥瀝青砂漿的彈性模量對軌道板的翹曲變形影響很小;當忽略鋼軌、軌道板自重時,數(shù)值模擬計算結果與實際測量結果基本一致。

      (3)依據(jù)單一軌道板模型以及模擬參數(shù),建立3塊縱聯(lián)軌道板模型,縱聯(lián)后軌道板由溫度梯度產(chǎn)生的翹曲變形量比單塊軌道板的翹曲變形量減小約30%。

      本次對軌道板溫度測量是在8月份進行,缺少其他季節(jié)測量數(shù)據(jù),需要進一步完善。待數(shù)據(jù)完善后,需要進一步驗證分析模型的可靠性。

      [1]王其昌,韓啟孟.板式軌道設計與施工[M].成都:西南交通大學出版社,2002.

      [2]龔曙光,謝桂蘭.ANSYS操作命令與參數(shù)化編程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

      [3]王森榮,孫 立,李秋義.無砟軌道軌道板溫度測量與溫度應力分析[J].鐵道工程學報,2009(2).

      猜你喜歡
      溫度梯度表面溫度鋼軌
      溫度對中小跨徑混凝土梁橋應力及變形的影響研究
      結合注意力機制的區(qū)域型海表面溫度預報算法
      海洋通報(2020年2期)2020-09-04 09:22:22
      嚴寒地區(qū)混凝土箱梁實測溫度梯度分析
      山西建筑(2019年21期)2019-12-02 02:35:08
      溫度梯度場對聲表面波器件影響研究
      電子制作(2018年23期)2018-12-26 01:01:20
      鋼軌焊后雙中頻感應加熱工藝研究
      熱電池新型隔熱結構設計及表面溫度研究
      高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道溫度梯度試驗研究
      鐵道建筑(2015年3期)2015-12-26 09:41:44
      高速鐵路鋼軌疲勞過程的超聲非線性系數(shù)表征
      國內外高速鐵路鋼軌性能對比研究
      Kerr型中子星與黑洞表面溫度分布的研究
      互助| 铜梁县| 徐汇区| 高青县| 通城县| 瑞丽市| 杂多县| 建湖县| 宜昌市| 太保市| 齐齐哈尔市| 肇源县| 屏南县| 远安县| 白城市| 西贡区| 伊宁县| 海城市| 北辰区| 台东市| 平度市| 巴林右旗| 长垣县| 体育| 革吉县| 罗江县| 泗水县| 张家界市| 黎平县| 濮阳市| 自治县| 湖南省| 南召县| 玉环县| 星座| 扎赉特旗| 锦屏县| 安义县| 苗栗市| 萍乡市| 如东县|