Honam高速铁路的铁轨和结构的相互作用分析
Saman工程公司正使用LUSAS桥梁分析软件，对Honam高速铁路进行初步的设计工作。作为这个工作的一部分，对一段1.8km长的高架桥进行了铁轨/结构的相互作用分析。该高架桥是三跨钢箱中心截面的框架结构，横跨Iksan附近的Mangyeong河。列车的通过引起的加速度和制动力，在铁轨中产生轴向力。该轴向力被评估，并且轨道相对于桥面板的位移也被检测，以保证在指定的设计极限中。 概况 计划修建的Honam高速铁路，将连接韩国首都首尔和港口城市木浦。它将是韩国第二大高速铁路。韩国**高速铁路首尔至釜山线，已于2002年正式投入使用。该高架桥是Mangyeong河流沿途穿过的许多建筑物之一，它全长为1875m，包括不同跨径和构造的50跨。横跨河流的三个钢箱框架主跨的长度为60+75+60米，紧挨主跨两侧的为50m跨径的钢箱梁，剩余的为跨径在30或35m的预应力混凝土箱梁。 铁轨分析 为了模拟桥梁，Saman公司使用了LUSAS铁轨分析程序。它可以根据国际铁路联合规范UIC774-3，来进行铁轨和桥梁的相互作用分析。程序可以从MS Excel电子表格中定义的数据，自动地创建模型，运行分析，并在电子表格中或以LUSAS的格式生成结果文件。建模时，桥梁被简化用梁单元来模拟轨道和支承结构，用非线性弹簧来模拟道渣和伸缩缝。支承和基础用简单的弹簧来模拟。在铁轨和结构中温度的改变，以及列车引起的加速度和制动力也必须被定义。温度的改变，以及列车以不同的加速度和制动力通过结构时，在铁轨中引起了轴向压力，并使铁轨相对于桥面板产生了位移。这些改变需要被评估，以确保在正常使用阶段这些数值保持在指定设计值以下。
UIC 773-3结构系统
UIC 773-3 轨道/桥面板模拟
列车荷载配置
反向列车荷载配置
模拟和分析 在Mangyeong河交叉处，Saman公司创建了两个LUSAS模型，来研究结构的响应。在一个模型中，用铁轨分析程序自动地生成的单一梁单元，来模拟桥面板和各跨结构。在另一个模型中，对初始的铁轨分析模型进行修改，添加了3跨框架钢箱部件，包括它们相应的几何和材料属性。这个独特的方法增加了分析的精度，通过对比两个模拟方法，证明了该方法是相当有效的。 结果 从LUSAS铁轨分析获得的结果，Saman公司生成了对简单模型（仅使用梁单元）和完全模型（又模拟了框架钢箱结构）的结果图。这些图形显示了，由温度和加速度/制动荷载引起的铁轨轴向压力的变化。从图形中还可以看出，完全模型中产生的轴向压应力，要比简单模型中产生的要小——这个结果使Saman公司对结构设计更加放心。 Saman工程铁道部门的助理高级工程师Mr Jeongil Kim说：“正确地模拟道渣的非线性行为，以及道渣和铁轨的相互作用，并不是一件容易的事，而LUSAS铁轨分析程序能够自动地解决这个问题，这对我们处理这个项目非常有用。”他继续说到：“铁轨分析程序**的优点就是操作简单。即使模型被自动地创建，我们也仍然可以根据我们自己的需要进行修改，而且不会损坏原始模型。”
对简单(仅梁单元)和完全(包括框架钢箱构件)模型中由温度和加速度荷载引起的铁轨轴向压应力
对简单(仅梁单元)和完全(包括框架钢箱构件)模型中由温度和制动荷载引起的铁轨轴向压应力
Mr Jeongil Kim, Engineering Manager, Saman Engineering |
