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跨座式单轨1250mm宽钢-混组合轨道梁力学性能分析与截面优化

跨座式单轨1250mm宽钢-混组合轨道梁力学性能分析与截面优化

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作者：刘媛媛河北工程大学

学位级别：硕士

传统跨座式单轨轨道梁大多采用850mm宽箱型截面形式,相关企业针对我国三四线城市的轨道交通建设要求,在传统跨座式单轨车辆宽度基础上,提出了1250mm宽跨座式单轨列车截面形式,传统轨道梁截面已不再适用。本文以某高校拟建的“新一代跨... 详细信息

传统跨座式单轨轨道梁大多采用850mm宽箱型截面形式,相关企业针对我国三四线城市的轨道交通建设要求,在传统跨座式单轨车辆宽度基础上,提出了1250mm宽跨座式单轨列车截面形式,传统轨道梁截面已不再适用。本文以某高校拟建的“新一代跨座式单轨系统研究平台”为研究背景,对1250mm宽轨道梁选型展开研究,研究内容如下:（1）对轨道梁初步截面形式进行选型并依据现有组合梁试验对数值模拟技术进行可靠性验证。基于现有研究进行截面选型分析,提出25m跨度1250mm宽钢-混组合轨道梁初步截面形式;基于题为“外包U型钢-混凝土组合梁抗弯性能研究”的论文,该文在第二章设计了6个外包U型钢-混凝土组合梁试件,参照基础试件S1的试验参数,在不考虑残余应力情况下,进行数值建模,将本文模拟结果与该文参照基础试件S1试验参数模拟结果对比,研究结果表明,屈服荷载,极限荷载误差均在5%以内,验证了本文建模技术具有可靠性。（2）对25m跨度钢-混组合轨道梁进行理论计算,并基于有限元软件进行数值分析,与理论验算进行对比,在可靠的模拟技术基础上,对轨道梁进行受力性能分析。将理论计算结果与数值模拟结果对比,研究结果表明,结果误差在5%以内,再次验证了模拟技术可靠、计算结果正确;以此为基础展开数值分析,在最不利荷载工况下,对25m跨度轨道梁进行受力性能分析,研究结果表明,轨道梁强度、刚度、稳定性均满足规范要求,初步确定25m跨度轨道梁截面方案,紧接着探索35m跨度钢-混组合轨道梁截面方案,引入预弯,进行相同分析,研究结果表明,轨道梁受力性能均满足规范要求,确定35m跨度轨道梁初步截面方案。（3）对两种跨度轨道梁进行关键参数分析并进行截面优化,确定最终截面参数方案;分别对25m、35m跨度在三点加载情况下进行受弯分析,在实际加载情况下,基于各实际工况,进行受力分析,研究配筋率、高跨比、钢箱梁板厚、材料强度对其影响,结合分析结果,给出截面优化方案,研究结果表明,两种跨度优化后截面形式均满足规范要求,且经济性更好,最终确定截面形式,为“新一代跨座式单轨系统研究平台”建设提供参考。

关键词：跨座式单轨钢-混组合轨道梁力学性能分析截面优化

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预弯波形钢腹板钢箱—混凝土组合轨道梁力学性能分析及截面参数研究

预弯波形钢腹板钢箱—混凝土组合轨道梁力学性能分析及截面参数研...

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作者：耿卓琦河北工程大学

学位级别：硕士

为减少环境污染、缓解城镇人口的出行压力,跨座式单轨作为城市轨道交通的一种,因具有占地面积小、适应地形地貌能力强、噪音环境污染小等优点受到了广泛关注。传统梁宽为850mm的箱型截面跨座式单轨钢-混组合轨道梁存在施工复杂、承载能... 详细信息

为减少环境污染、缓解城镇人口的出行压力,跨座式单轨作为城市轨道交通的一种,因具有占地面积小、适应地形地貌能力强、噪音环境污染小等优点受到了广泛关注。传统梁宽为850mm的箱型截面跨座式单轨钢-混组合轨道梁存在施工复杂、承载能力不足等问题,为解决上述问题,本文围绕新型跨座式单轨列车的特殊需求,提出梁宽为1250mm的预弯波形钢腹板钢箱-混凝土组合轨道梁,并从力学性能及截面参数分析的角度展开研究。主要的研究内容和成果如下:(1)对梁宽为1250mm的预弯波形钢腹板钢箱-混凝土组合轨道梁进行初步选型设计,建立数值模型,通过有限元软件计算数值试验梁竖向自振频率与理论计算结果进行对比,验证所提轨道梁选型的可行性和建模技术的可靠性。(2)利用数值模拟方法研究预弯波形钢腹板钢箱-混凝土组合轨道梁的弯曲力学性能,分析结构在极限承载状态下破坏形态及机理,评估轨道梁在不同荷载组合作用下的使用性能。结果表明,轨道梁抗弯承载能力较强,有较大的安全储备;轨道梁在最不利荷载组合作用下强度、刚度均能满足结构设计要求。(3)建立预弯波形钢腹板钢箱-混凝土组合轨道梁桥有限元模型,对该桥进行动力特性分析,计算该桥在反应谱分析和非线性时程分析下纵桥向和横桥向的地震反应。结果表明,钢-混组合梁桥的桥墩在地震反应过程中始终保持弹性状态,未发生屈服现象,说明该桥梁抗震性能良好,体现了钢-混组合结构在抗震性能方面的优势性。(4)在轨道梁梁体跨度和主要截面尺寸确定的情况下,对轨道梁进行受弯性能与最不利荷载工况分析,研究材料强度、钢箱梁钢板厚度对轨道梁极限承载力和适用性影响。结果表明,C50以上混凝土强度等级和钢箱梁钢底板厚度是影响钢-混组合轨道梁极限承载能力的关键参数;钢箱梁波形钢腹板厚度主要控制钢箱梁支座处最大剪应力,钢底板厚度是控制钢箱梁跨中最大正应力、跨中最大竖向挠度、跨中最大横向挠度的关键影响参数。

关键词：跨座式单轨钢-混组合轨道梁波形钢腹板力学性能分析截面参数分析

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