高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法:專利背景,發明內容,專利目的,技

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》是北京交通大學於2012年07月27日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN102789531A，專利公布日：2012年11月21日，該專利申請號為2012102652443，發明人是高亮，蔡小培，曲村，肖宏，喬神路，楊文茂，趙磊，侯博文。

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》涉及高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法。《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》套用ANSYS軟體建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型，套用ABAQUS軟體建立空間耦合動力學模型。《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》詳盡考慮了鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板、L型側向擋塊等體系、路基土體和路基上支撐層等結構的組成以及高速車輛的作用，對不同的橋上或摩擦板上滑動層摩擦係數、扣件縱向阻力、橋樑溫差、無砟軌道結構溫差、砂漿充填層彈性模量等進行計算，得到軌道和橋樑各細部結構的受力與變形。。

2020年7月14日，《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》摘要附圖）

基本介紹

中文名：高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法
公布號：CN102789531A
地址：北京市海淀區上園村3號
公布日：2012年11月21日
發明人：高亮，蔡小培，曲村，肖宏，喬神路，楊文茂，趙磊，侯博文
申請號：2012102652443
Int. Cl.：G06F17/50(2006.01)I; E01D1/00(2006.01)I; E01D19/12(2006.01)I; E01B2/00(2006.01)I
申請日：2012年07月27日
專利代理機構：北京正理專利代理有限公司
申請人：北京交通大學
代理人：張雪梅
專利類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

2012年，中國多條高速鐵路客運專線正在採用縱連板式無砟軌道，在特殊地段將出現長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路結構。雖然無砟軌道和橋上無縫線路的研究已經取得了很多成果，但對於高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路這種新的結構，相關的研究較少。特別是在大跨度連續樑上採用縱連板式無砟軌道結構之後，其梁軌相互作用機理更加複雜。高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路集中了高速鐵路、長大橋樑、縱連板式無砟軌道和橋上無縫線路等多種技術難點，某些關鍵技術方面存在的問題還需要解決。

發明內容

專利目的

針對2012年技術的不足，《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》提供高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜、動力學模型，對不同的軌道參數和橋樑參數等設計因素的影響規律進行了計算與分析，對相關設計提出了有益的補充。

技術方案

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》技術方案如下：

高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，該方法包括：套用ANSYS軟體對鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板、L型側向擋塊、橋樑和橋墩、摩擦板和端刺錨固體系，以及路基土體和路基上支撐層結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型並對該耦合靜力學模型進行靜力學分析；套用ABAQUS軟體對高速車輛的結構、縱連板式無砟軌道無縫線路的結構和長大橋樑的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型，並對該耦合動力學模型進行動力學分析。

所述建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型具體如下：

（1）鋼軌選用梁單元進行模擬，按實際截面屬性建模，考慮鋼軌的截面積、慣性矩以及扭轉彎矩參數，鋼軌按照支承節點劃分單元，全面考慮鋼軌的縱、橫、垂向線位移及轉角；

（2）扣件採用彈簧單元進行模擬，全面考慮扣件的縱向阻力、橫向剛度和垂向剛度，扣件的阻力和剛度均根據實測值取值；

（3）軌道板和底座板在全橋範圍內連續鋪設，標準軌道板之間通過6根精軋螺紋鋼筋相互連線，軌道板、砂漿充填層和底座板採用實體單元進行模擬，全面考慮各部分結構的幾何尺寸和物理屬性；

（4）為了減小橋樑溫度變形對無砟軌道結構的影響，在底座板寬度範圍內的梁面上連續設定“兩布一膜”滑動層，使底座板與橋樑間保持滑動狀態，橋上底座板與梁面間的“兩布一膜”滑動層採用彈簧單元進行模擬；

（5）在每孔橋樑的固定支座上方，通過在梁體預設剪力齒槽和錨固筋組成的固結機構實現底座板與梁體之間的固結，在梁縫處一定範圍內的梁面鋪設高強度擠塑板，以減小列車荷載作用下橋樑撓曲變形對無砟軌道結構的影響，固結機構和高強度擠塑板採用彈簧單元進行模擬；

（6）由於橋樑和無砟軌道結構之間只在固定支座上方進行了連線，為保證軌道結構的橫向和豎向穩定性，在底座板兩側設定一定數量的L型側向擋塊，約束橋上底座板的橫向和豎向位移，L型側向擋塊採用實體單元進行模擬，考慮擋塊的幾何尺寸和物理屬性；

（7）橋樑採用實體單元進行模擬，全面考慮橋樑結構的幾何尺寸和物理屬性，考慮橋樑墩台頂縱橫向剛度基本為線性，採用線性彈簧單元進行模擬；

（8）為保證橋樑台後路基和無砟軌道結構的穩定，在路橋過渡段範圍內設定一定長度的摩擦板和端刺組成錨固體系進行錨固，為實現路橋過渡段與區間無砟軌道結構的剛度平順過渡，在摩擦板和端刺後設定一定長度的過渡板，摩擦板、端刺和過渡板採用實體單元進行模擬，全面考慮整個台後錨固體系的幾何尺寸和物理屬性。

（9）為避免摩擦板區段的集中受力，路基上底座板與摩擦板間鋪設兩層土工布，路基上底座板與摩擦板間“兩布”滑動層採用彈簧單元進行模擬；

（10）橋樑台後路基土體以及路基上支撐層採用實體單元進行模擬，全面考慮路基土體及支撐層的幾何尺寸和物理屬性。

所述套用ANSYS軟體建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析，計算得到在溫度變化、撓曲作用和制動條件下，採用不同的橋上或摩擦板上滑動層摩擦係數、扣件縱向阻力、橋樑溫差、無砟軌道結構溫差、砂漿充填層彈性模量、底座板彈性模量折減程度、固結機構縱向剛度、路基土體彈性模量、連續梁橋墩縱向剛度和連續梁橋跨長度等條件下的鋼軌最大縱向力，軌道板、砂漿層、底座板、錨固體系和端刺區土體最大應力，固結機構和連續梁橋墩最大縱向力，鋼軌、軌道板、砂漿層、底座板和錨固體系最大縱向位移，梁縫縱向變化量，鋼軌、軌道板、砂漿層、底座板和橋樑最大垂向位移，梁端轉角。

所述套用ABAQUS軟體建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型具體如下：

（1）高速車輛為多剛體模型，由車體、轉向架、輪對、一系懸掛和二系懸掛組成；

（2）鋼軌選用實體單元進行模擬，按實際截面屬性建模，考慮鋼軌的截面積、慣性矩以及扭轉彎矩參數，鋼軌按照較小的長度劃分單元，以滿足動力學計算的需要，全面考慮鋼軌的縱、橫、垂向線位移及轉角，鋼軌上施加現場實測不平順軌道譜，並考慮鋼軌底下的軌底坡；

（3）扣件採用彈簧單元進行模擬，全面考慮扣件的縱向阻力、橫向剛度和垂向剛度；

（4）軌道板、砂漿充填層和底座板採用實體單元進行模擬，全面考慮各部分結構的幾何尺寸和物理屬性；

（5）底座板與梁面之間設定的“兩布一膜”滑動層採用罰函式接觸進行模擬，橋樑接縫區域的固結機構和高強度擠塑板採用線性接觸剛度進行模擬；

（6）L型側向擋塊採用實體單元進行模擬，全面考慮擋塊的幾何尺寸和物理屬性；

（7）橋樑採用實體單元進行模擬，全面考慮橋樑結構的幾何尺寸和物理屬性。

套用ABAQUS軟體建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析，計算得到包括輪軌垂向和橫向力、輪軸橫向力、脫軌係數、輪重減載率、車體垂向和橫向加速度的各項動力學安全性指標、包括鋼軌加速度、垂向和橫向位移、軌距和軌向變化量的鋼軌動力學計算結果、包括軌道板垂向加速度、垂向位移、動應力，砂漿層垂向加速度、垂向位移、動應力，底座板垂向加速度、垂向位移、動應力，L型側向擋塊垂向加速度、動應力的無砟軌道結構動力學計算結果、包括橋樑垂向和橫向加速度、橋樑撓度、梁端轉角的橋樑動力學計算結果。

所述高速車輛的結構包括車體、轉向架、輪對、一系懸掛和二系懸掛。

所述縱連板式無砟軌道無縫線路的結構包括鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板和L型側向擋塊。

所述長大橋樑的結構包括簡支箱梁、連續箱梁和橋墩。

改善效果

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》可以彌補高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路研究的不足，有助於形成中國高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道的技術條件，完善中國高速鐵路技術體系，研究成果將直接服務於中國高速鐵路的建設，具有重要的理論與現實意義。

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》所建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路空間耦合模型，結構更加完善，模型更加細緻，各項參數均可以按照實際設計參數和現場實測數據取值，可以得到各細部結構在靜、動力學條件下的計算結果，解決了設計、鋪設和養護維修等方面面臨的各項技術難題。

附圖說明

圖1為鋼軌梁單元模型圖。

圖2為標準軌道板實體單元模型圖。

圖3為軌道板、砂漿層和底座板實體單元模型圖。

圖4為橋上“兩布一膜”滑動層位移與摩擦係數關係圖。

圖5為L型側向擋塊實體單元模型圖。

圖6為32米簡支箱梁實體單元模型圖。

圖7為（80+128+80）米連續箱梁實體單元模型圖。

圖8為台後錨固體系實體單元模型圖。

圖9為摩擦板上“兩布”滑動層位移與摩擦係數關係圖。

圖10為路基土體實體單元模型圖。

圖11為路基上支撐層實體單元模型圖。

圖12為橋樑地段縱連板式無砟軌道結構靜力學模型圖。

圖13為路基地段縱連板式無砟軌道結構靜力學模型圖。

圖14為高速車輛整體模型圖。

圖15為鋼軌實體單元模型圖。

圖16為標準軌道板實體單元模型圖。

圖17為軌道板、砂漿層和底座板實體單元模型圖。

圖18為L型側向擋塊實體單元模型圖。

圖19為32米簡支箱梁實體單元模型圖。

圖20為（80+128+80）米連續箱梁實體單元模型圖。

圖21為高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型正視圖。

圖22為高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型整體圖。

圖23為不同橋上滑動層摩擦係數條件下鋼軌伸縮力比較圖。

圖24為不同橋上滑動層摩擦係數條件下鋼軌伸縮位移比較圖。

圖25為不同連續梁橋墩縱向剛度條件下鋼軌制動力比較圖。

圖26為不同連續梁橋墩縱向剛度條件下鋼軌制動位移比較圖。

圖27為輪軌垂向力時程圖。

圖28為輪軌橫向力時程圖。

圖29為輪軸橫向力時程圖。

圖30為脫軌係數時程圖。

圖31為輪重減載率時程圖。

圖32為車體垂向加速度時程圖。

圖33為車體橫向加速度時程圖。

圖34為鋼軌加速度時程圖。

圖35為鋼軌垂向（絕對）位移時程圖。

圖36為鋼軌橫向位移時程圖。

圖37為軌道板垂向加速度時程圖匯總。

圖38為軌道板動應力時程圖匯總。

圖39為底座板垂向加速度時程圖匯總。

圖40為底座板動應力時程圖匯總。

圖41為L型側向擋塊動應力時程圖匯總。

圖42為橋樑撓度時程圖匯總。

技術領域

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》屬於鐵道工程設計技術領域，特別涉及高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法。

權利要求

1.高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，該方法包括：套用ANSYS軟體對鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板、L型側向擋塊、橋樑和橋墩、摩擦板和端刺錨固體系，以及路基土體和路基上支撐層結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型並對該耦合靜力學模型進行靜力學分析；套用ABAQUS軟體對高速車輛的結構、縱連板式無砟軌道無縫線路的結構和長大橋樑的結構進行模擬仿真，建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型，並對該耦合動力學模型進行動力學分析；所述建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型具體如下：（1）鋼軌選用梁單元進行模擬，按實際截面屬性建模，考慮鋼軌的截面積、慣性矩以及扭轉彎矩參數，鋼軌按照支承節點劃分單元，全面考慮鋼軌的縱、橫、垂向線位移及轉角；（2）扣件採用彈簧單元進行模擬，全面考慮扣件的縱向阻力、橫向剛度和垂向剛度，扣件的阻力和剛度均根據實測值取值；（3）軌道板和底座板在全橋範圍內連續鋪設，標準軌道板之間通過6根精軋螺紋鋼筋相互連線，軌道板、砂漿充填層和底座板採用實體單元進行模擬，全面考慮各部分結構的幾何尺寸和物理屬性；（4）為了減小橋樑溫度變形對無砟軌道結構的影響，在底座板寬度範圍內的梁面上連續設定“兩布一膜”滑動層，使底座板與橋樑間保持滑動狀態，橋上底座板與梁面間的“兩布一膜”滑動層採用彈簧單元進行模擬；（5）在每孔橋樑的固定支座上方，通過在梁體預設剪力齒槽和錨固筋組成的固結機構實現底座板與梁體之間的固結，在梁縫處一定範圍內的梁面鋪設高強度擠塑板，以減小列車荷載作用下橋樑撓曲變形對無砟軌道結構的影響，固結機構和高強度擠塑板採用彈簧單元進行模擬；（6）由於橋樑和無砟軌道結構之間只在固定支座上方進行了連線，為保證軌道結構的橫向和豎向穩定性，在底座板兩側設定一定數量的L型側向擋塊，約束橋上底座板的橫向和豎向位移，L型側向擋塊採用實體單元進行模擬，考慮擋塊的幾何尺寸和物理屬性；（7）橋樑採用實體單元進行模擬，全面考慮橋樑結構的幾何尺寸和物理屬性，考慮橋樑墩台頂縱橫向剛度基本為線性，採用線性彈簧單元進行模擬；（8）為保證橋樑台後路基和無砟軌道結構的穩定，在路橋過渡段範圍內設定一定長度的摩擦板和端刺組成錨固體系進行錨固，為實現路橋過渡段與區間無砟軌道結構的剛度平順過渡，在摩擦板和端刺後設定一定長度的過渡板，摩擦板、端刺和過渡板採用實體單元進行模擬，全面考慮整個台後錨固體系的幾何尺寸和物理屬性；（9）為避免摩擦板區段的集中受力，路基上底座板與摩擦板間鋪設兩層土工布，路基上底座板與摩擦板間“兩布”滑動層採用彈簧單元進行模擬；（10）橋樑台後路基土體以及路基上支撐層採用實體單元進行模擬，全面考慮路基土體及支撐層的幾何尺寸和物理屬性。

2.根據權利要求1所述的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，套用ANSYS軟體建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析，計算得到在溫度變化、撓曲作用和制動條件下，採用不同的橋上或摩擦板上滑動層摩擦係數、扣件縱向阻力、橋樑溫差、無砟軌道結構溫差、砂漿充填層彈性模量、底座板彈性模量折減程度、固結機構縱向剛度、路基土體彈性模量、連續梁橋墩縱向剛度和連續梁橋跨長度條件下的鋼軌最大縱向力，軌道板、砂漿層、底座板、錨固體系和端刺區土體最大應力，固結機構和連續梁橋墩最大縱向力，鋼軌、軌道板、砂漿層、底座板和錨固體系最大縱向位移，梁縫縱向變化量，鋼軌、軌道板、砂漿層、底座板和橋樑最大垂向位移，梁端轉角。

3.根據權利要求1所述的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，所述套用ABAQUS軟體建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型具體如下：（1）高速車輛為多剛體模型，由車體、轉向架、輪對、一系懸掛和二系懸掛組成；（2）鋼軌選用實體單元進行模擬，按實際截面屬性建模，考慮鋼軌的截面積、慣性矩以及扭轉彎矩參數，鋼軌按照較小的長度劃分單元，以滿足動力學計算的需要，全面考慮鋼軌的縱、橫、垂向線位移及轉角，鋼軌上施加現場實測不平順軌道譜，並考慮鋼軌底下的軌底坡；（3）扣件採用彈簧單元進行模擬，全面考慮扣件的縱向阻力、橫向剛度和垂向剛度；（4）軌道板、砂漿充填層和底座板採用實體單元進行模擬，全面考慮各部分結構的幾何尺寸和物理屬性；（5）底座板與梁面之間設定的“兩布一膜”滑動層採用罰函式接觸進行模擬，橋樑接縫區域的固結機構和高強度擠塑板採用線性接觸剛度進行模擬；（6）L型側向擋塊採用實體單元進行模擬，全面考慮擋塊的幾何尺寸和物理屬性；（7）橋樑採用實體單元進行模擬，全面考慮橋樑結構的幾何尺寸和物理屬性。

4.根據權利要求1所述的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，套用ABAQUS軟體建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析，計算得到包括輪軌垂向和橫向力、輪軸橫向力、脫軌係數、輪重減載率、車體垂向和橫向加速度的各項動力學安全性指標、包括鋼軌加速度、垂向和橫向位移、軌距和軌向變化量的鋼軌動力學計算結果、包括軌道板垂向加速度、垂向位移、動應力，砂漿層垂向加速度、垂向位移、動應力，底座板垂向加速度、垂向位移、動應力，L型側向擋塊垂向加速度、動應力的無砟軌道結構動力學計算結果、包括橋樑垂向和橫向加速度、橋樑撓度、梁端轉角的橋樑動力學計算結果。

5.根據權利要求1所述的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，所述高速車輛的結構包括車體、轉向架、輪對、一系懸掛和二系懸掛。

6.根據權利要求1所述的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，所述縱連板式無砟軌道無縫線路的結構包括鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板和L型側向擋塊。

7.根據權利要求1所述的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，其特徵在於，所述長大橋樑的結構包括簡支箱梁、連續箱梁和橋墩。

實施方式

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》提供高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法。套用ANSYS軟體建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型，主要考慮鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板、L型側向擋塊、橋樑和橋墩、摩擦板和端刺錨固體系、路基土體和路基上支撐層等結構的組成。具體如下：

（1）鋼軌選用梁單元進行模擬，按實際截面屬性建模，考慮鋼軌的截面積、慣性矩以及扭轉彎矩等參數。鋼軌按照支承節點劃分單元，可全面考慮鋼軌的縱、橫、垂向線位移及轉角。鋼軌梁單元模型如圖1所示。

（2）扣件採用彈簧單元進行模擬，可以全面考慮扣件的縱向阻力、橫向剛度和垂向剛度，扣件的阻力和剛度均可根據實測值取值。

（3）軌道板和底座板在全橋範圍內連續鋪設，標準軌道板之間通過6根精軋螺紋鋼筋相互連線。軌道板、砂漿充填層和底座板採用實體單元進行模擬，可以全面考慮各部分結構的幾何尺寸和物理屬性。標準軌道板實體單元模型如圖2所示，軌道板、砂漿層和底座板的實體單元模型如圖3所示。

（4）為了減小橋樑溫度變形對無砟軌道結構的影響，在底座板寬度範圍內的梁面上連續設定“兩布一膜”滑動層，使底座板與橋樑間保持滑動狀態。橋上底座板與梁面間的“兩布一膜”滑動層採用彈簧單元進行模擬，橋上“兩布一膜”滑動層的位移與摩擦係數的關係如圖4所示。

（5）在每孔橋樑的固定支座上方，通過在梁體預設剪力齒槽和錨固筋組成的固結機構實現底座板與梁體之間的固結。在梁縫處一定範圍內的梁面鋪設高強度擠塑板，以減小列車荷載作用下橋樑撓曲變形對無砟軌道結構的影響。固結機構和高強度擠塑板採用彈簧單元進行模擬。

（6）由於橋樑和無砟軌道結構之間只在固定支座上方進行了連線，為保證軌道結構的橫向和豎向穩定性，在底座板兩側設定一定數量的L型側向擋塊，約束橋上底座板的橫向和豎向位移。L型側向擋塊採用實體單元進行模擬，可以全面考慮擋塊的幾何尺寸和物理屬性。L型側向擋塊的實體單元模型如圖5所示。

（7）橋樑採用實體單元進行模擬，可以全面考慮橋樑結構的幾何尺寸和物理屬性。32米簡支箱梁的實體單元模型如圖6所示，（80+128+80）米連續箱梁的實體單元模型如圖7所示。

（8）考慮橋樑墩台頂縱橫向剛度基本為線性，採用線性彈簧單元進行模擬。

（9）為保證橋樑台後路基和無砟軌道結構的穩定，在路橋過渡段範圍內設定一定長度的摩擦板和端刺組成錨固體系進行錨固。為實現路橋過渡段與區間無砟軌道結構的剛度平順過渡，在摩擦板和端刺後設定一定長度的過渡板。摩擦板、端刺和過渡板採用實體單元進行模擬，可以全面考慮整個台後錨固體系的幾何尺寸和物理屬性。台後錨固體系的實體單元模型如圖8所示。

（10）為避免摩擦板區段的集中受力，路基上底座板與摩擦板間鋪設兩層土工布。路基上底座板與摩擦板間“兩布”滑動層採用彈簧單元進行模擬，摩擦板上“兩布”滑動層的位移與摩擦係數的關係如圖9所示。

（11）橋樑台後路基土體以及路基上支撐層採用實體單元進行模擬，可以全面考慮路基土體及支撐層的幾何尺寸和物理屬性。路基土體的實體單元模型如圖10所示，路基上支撐層的實體單元模型如圖11所示。

橋樑地段縱連板式無砟軌道結構靜力學模型如圖12所示，路基地段縱連板式無砟軌道結構靜力學模型如圖13所示。

根據《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》所建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合靜力學模型進行靜力學分析，可以計算得到在溫度變化、撓曲作用和制動條件下，採用不同的橋上或摩擦板上滑動層摩擦係數、扣件縱向阻力、橋樑溫差、無砟軌道結構溫差、砂漿充填層彈性模量、底座板彈性模量折減程度、固結機構縱向剛度、路基土體彈性模量、連續梁橋墩縱向剛度和連續梁橋跨長度等條件下的鋼軌最大縱向力，軌道板、砂漿層、底座板、錨固體系和端刺區土體最大應力，固結機構和連續梁橋墩最大縱向力，鋼軌、軌道板、砂漿層、底座板和錨固體系最大縱向位移，梁縫縱向變化量，鋼軌、軌道板、砂漿層、底座板和橋樑最大垂向位移，梁端轉角等。具體計算結果見實施例所示。

《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》的目的在於，提供基於精細化靜動力仿真的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法，套用ABAQUS軟體建立高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型，主要考慮高速車輛（包括車體、轉向架、輪對、一系懸掛和二系懸掛等）、縱連板式無砟軌道無縫線路（包括鋼軌、扣件、軌道板、砂漿充填層、底座板、滑動層、固結機構、高強度擠塑板和L型側向擋塊等）和長大橋樑（包括簡支箱梁、連續箱梁和橋墩）等結構的組成。具體如下：

（1）高速車輛為多剛體模型，由車體、轉向架、輪對、一系懸掛（軸箱懸掛）和二系懸掛（中央懸掛）等部分組成。高速車輛的整體模型如圖14所示。

（2）鋼軌選用實體單元進行模擬，按實際截面屬性建模，考慮鋼軌的截面積、慣性矩以及扭轉彎矩等參數。鋼軌按照較小的長度劃分單元，以滿足動力學計算的需要，可以全面考慮鋼軌的縱、橫、垂向線位移及轉角。鋼軌上施加現場實測不平順軌道譜，並考慮鋼軌底下的軌底坡。鋼軌實體單元模型如圖15所示。

（3）扣件採用彈簧單元進行模擬，可以全面考慮扣件的縱向阻力、橫向剛度和垂向剛度。動力計算時扣件動剛度按1.5倍靜剛度取值。

（4）軌道板、砂漿充填層和底座板採用實體單元進行模擬，可以全面考慮各部分結構的幾何尺寸和物理屬性。標準軌道板的實體單元模型如圖16所示，軌道板、砂漿層和底座板的實體單元模型如圖17所示。

（5）底座板與梁面之間設定的“兩布一膜”滑動層採用罰函式接觸進行模擬，橋樑接縫區域的固結機構和高強度擠塑板採用線性接觸剛度進行模擬。

（6）L型側向擋塊採用實體單元進行模擬，可以全面考慮擋塊的幾何尺寸和物理屬性。L型側向擋塊的實體單元模型如圖18所示。

（7）橋樑採用實體單元進行模擬，可以全面考慮橋樑結構的幾何尺寸和物理屬性。32米簡支箱梁的實體單元模型如圖19所示，（80+128+80）米連續箱梁的實體單元模型如圖20所示。

由以上各部分組成的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型如圖21和圖22所示。

根據《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》所建立的高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路縱橫垂向空間耦合動力學模型進行動力學分析，可以計算得到各項動力學安全性指標（包括輪軌垂向和橫向力、輪軸橫向力、脫軌係數、輪重減載率、車體垂向和橫向加速度）、鋼軌動力學計算結果（包括鋼軌加速度、垂向和橫向位移、軌距和軌向變化量）、無砟軌道結構動力學計算結果（包括軌道板垂向加速度、垂向位移、動應力，砂漿層垂向加速度、垂向位移、動應力，底座板垂向加速度、垂向位移、動應力，L型側向擋塊垂向加速度、動應力）、橋樑動力學計算結果（包括橋樑垂向和橫向加速度、橋樑撓度、梁端轉角）等。具體計算結果見實施例所示。

以下結合實施例和附圖對《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》的內容作更進一步的說明，但《高速鐵路長大橋樑縱連板式無砟軌道無縫線路設計方法》的內容不僅限於實施例中所涉及的內容。

實施例1：

該部分比較分析橋上“兩布一膜”滑動層摩擦係數分別為0.25、0.30和0.35時的主要溫度力和位移計算結果。不同的橋上滑動層摩擦係數條件下的鋼軌受力和鋼軌位移比較如圖23和圖24所示。橫坐標的零點為橋台與橋樑一側的交界處，下同。不同橋上滑動層摩擦係數條件下的主要溫度力和位移計算結果比較見表1和表2。

表1：不同橋上滑動層摩擦係數條件下主要受力計算結果比較