[发明专利]高速铁路桥伸缩抬枕装置与轨道结构的匹配优化方法

权利要求书

1.一种高速铁路桥伸缩抬枕装置与轨道结构的匹配优化方法，其特征在于，包括如下流程步骤：

确定滑动钢枕的数目；

确定固定钢枕、滑动钢枕及钢纵梁的截面尺寸；

确定滑动钢枕的刚度参数；

确定固定钢枕的刚度参数；

基于有限元法，结合滑动钢枕的数目、固定钢枕的截面尺寸、滑动钢枕的截面尺寸、钢纵梁的截面尺寸、滑动钢枕的刚度参数以及固定钢枕的刚度参数，构建车辆-轨道结构-桥梁梁缝-伸缩抬枕装置的一体化空间力学模型；其中，一体化空间力学模型包括空间耦合静力学模型和空间耦合动力学模型；

根据所述一体化空间力学模型，对伸缩抬枕装置的动力学响应和结构强度稳定性进行计算分析，获取匹配方案；

构建一体化空间力学模型包括：

车辆是由车体、转向架、轮对及弹簧-阻尼器悬挂系统装置组成的多自由度振动系统；车体、转向架、轮对均按照实际尺寸采用刚体单元模拟；弹簧-阻尼器悬挂系统装置采用弹簧阻尼单元模拟；

钢轨采用实体单元模拟，按照实际钢轨截面尺寸建模，纵向上按照0.1m的尺寸进行网格，结合钢轨的纵、横、垂向变形，采用偏移钢轨截面的方式施加实测的钢轨不平顺；

钢轨和固定钢枕及钢轨和滑动钢枕间采用扣板进行连接，扣板采用弹簧阻尼单元进行模拟，结合扣板的纵向阻力、横向刚度和垂向刚度，扣板的阻力和刚度根据实测值进行取值；

针对有砟轨道，道床、轨枕、固定钢枕、滑动钢枕均采用实体单元进行模拟，轨枕和道床间采用绑定接触；针对无砟轨道底座板、自密实混凝土、轨道板同样采用实体单元模拟；

伸缩抬枕装置位于第一梁端和第二梁端之间的梁缝处，包括钢纵梁、固定钢枕、滑动钢枕、钢纵梁与固定钢枕间的连接螺栓和扣板、滑动钢枕与钢纵梁间的连接螺栓和扣板；

其中，钢纵梁、固定钢枕及滑动钢枕根据实际尺寸采用实体单元模拟，滑动钢枕与钢纵梁间的连接螺栓和扣板采用横、垂向弹簧模拟，纵向上钢纵梁与滑动钢枕可自由滑动，位于第一梁端的两根固定钢枕与钢纵梁一端间的连接螺栓和扣板采用纵、横、垂三向弹簧模拟，位于第二梁端的两根固定钢枕与钢纵梁梁另一端间的连接螺栓和扣板采用横、垂向弹簧模拟，滑动钢枕纵向上可在第二梁端的钢枕上自由移动。

2.根据权利要求1所述的高速铁路桥伸缩抬枕装置与轨道结构的匹配优化方法，其特征在于，确定滑动钢枕的数目包括：

中和温度下第一梁端和第二梁端间隔为L_固，第一梁端和第二梁端间距为L，第一梁端和第二梁端的缩短量为L_缩，伸长量为L_伸，滑动钢枕的宽度为L_枕，滑动钢枕的间距为L_间距，固定钢枕中心至梁缝边缘的水平距离为L_缝，则滑动钢枕的数目n满足如下约束：

L＝L_间距×(n+1)-2×L_缝

L_枕≤L_间距≤650mm

L_固-L_伸≤L≤L_固+L_缩，

则滑动钢枕的数目n的计算式为：

3.根据权利要求1所述的高速铁路桥伸缩抬枕装置与轨道结构的匹配优化方法，其特征在于，所述滑动钢枕的刚度参数包括：滑动钢枕与钢纵梁的连接螺栓间的横向刚度、滑动钢枕与钢纵梁的连接螺栓间的垂向刚度、滑动钢枕与钢轨间的横向刚度以及滑动钢枕与钢轨间的垂向刚度。

4.根据权利要求1所述的高速铁路桥伸缩抬枕装置与轨道结构的匹配优化方法，其特征在于，所述固定钢枕的刚度参数包括：固定钢枕与钢纵梁的连接螺栓间的横向刚度、固定钢枕与钢纵梁的连接螺栓间的纵向刚度、固定钢枕与钢纵梁的连接螺栓间的垂向刚度、固定钢枕与钢轨间的纵向刚度、固定钢枕与钢轨间的横向刚度以及固定钢枕与钢轨间的垂向刚度。