【摘 要】
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西安作为我国地裂缝灾害最为严重的城市之一,市区内先后发现了 14条地裂缝,地裂缝两侧上下盘因竖向变形不同步,产生相对位移,导致轨道板在下降盘一侧支撑不稳或者悬吊,使轨道结构局部受力产生突变甚至破坏,影响轮轨关系,威胁车辆通过地裂缝区的安全性。因此寻找解决地铁穿越地裂缝区段的工程方案成为西安城市轨道交通建设的重要难题。目前在地裂缝区段轨道结构采用可调式框架板与调高垫块通过凹凸嵌套加粘接的连接方案,但
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西安作为我国地裂缝灾害最为严重的城市之一,市区内先后发现了 14条地裂缝,地裂缝两侧上下盘因竖向变形不同步,产生相对位移,导致轨道板在下降盘一侧支撑不稳或者悬吊,使轨道结构局部受力产生突变甚至破坏,影响轮轨关系,威胁车辆通过地裂缝区的安全性。因此寻找解决地铁穿越地裂缝区段的工程方案成为西安城市轨道交通建设的重要难题。目前在地裂缝区段轨道结构采用可调式框架板与调高垫块通过凹凸嵌套加粘接的连接方案,但该方案存在粘接脱落及嵌套处无法保证密贴等问题,车辆经过时,调高垫块容易在荷载及振动的作用下发生溃裂。为此本文设计了新的螺栓式连接方案,并制定出地裂缝沉降量对应的调高垫块的调整方案。在ANSYS Workbench有限元分析软件中对框架板及调高垫块进行了静力学分析,计算结果表明可调式框架板的最大等效应力为11.01MPa,最大整体变形为0.063mm;调高垫块的最大等效应力为10.80MPa,最大整体变形为0.014mm,目前设计采用的混凝土标号满足使用要求。研究了调高垫块的不同支撑间距对钢轨的最大动态下沉量和框架板的最大弯矩的影响,选取1425mm为最优的可调式框架板下调高垫块的布置间距。运用UM多体动力学软件,建立车辆-轨道模型以及地裂缝区段轨道不平顺激扰模型,选择动力学评价指标分析地裂缝沉降量及车辆运行速度对车辆及轨道系统动力学性能的影响,计算结果表明:当车辆运行速度为80km/h,沉降量达到40mm时,相关指标超过限值,需根据已制定的地裂缝区段可调式框架板调整方案对轨道系统进行调节;确定地铁车辆通过地裂缝区的速度限值为40km/h,且当地裂缝沉降量大于60mm时,车辆的运行速度不得大于40km/h。联合运用ANSYS有限元分析软件与UM多体动力学软件,创建了车辆-轨道-多层基础耦合动力学模型。分析了不同数量的调高垫块空吊引起的轨道板的脱空对车辆及轨道系统动力学的影响,结果表明车辆系统的振动响应对框架板的脱空反应不明显,因此在运营过程中宜加强线路巡查;调框架板脱空对框架板及轨道系统的影响较为严重,空吊数量增多后将导致轨道结构的垂向变形过大,长期的累积变形会导致轨道的不平顺性增大,影响地铁车辆的行车安全。
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