轨道交通高架段扣件失效病害机理研究

摘要

为探究已建成运营的轨交线路上扣件螺栓松动、弹条松脱等失效病害的具体成因，并预防类似问题在新建轨交线路上重现，结合某市2条轨交高架段桥梁的实际情况，以U型梁扣件失效情况分析为切入点，通过现场实测试验与车桥耦合振动模拟方法，探究无砟轨道扣件失效病害的成因，进而以梯枕结构振动特性和减振器扣件与梯枕结构减隔振效果比较为着力点，运用动柔度和能量流的原理与方法，以系列图解的方式对影响轨道结构振动频率的因素进行机理分析，诠释轨道结构振动机理。基于实测和仿真数据采集分析振动效应：通过实测不同运营年限车辆作用产生的振动加速度，分析车轮磨耗对振动的贡献量；结合现场试验、有限元模拟及车桥耦合振动计算，分析主梁截面形式对振动的贡献量；通过实测不同区间的扣件振动加速度，分析轨道结构形式对振动的贡献量；基于轨交桥梁振动现场测试，利用车辆-桥梁-轨道耦合振动分析程序对影响轨道结构振动频率的因素进行机理分析，探究改变扣件刚度和枕下减振垫刚度时的振动变化规律。研究结果表明：车轮磨耗、梁的弯扭耦合效应、梯枕的隔振作用，是构成轨交线路扣件病害的重要潜在因素；梯枕轨道结构减隔振效果良好，钢轨及梯枕振动大小受扣件刚度影响显著，而桥梁振动大小受减振垫刚度影响显著；适当降低扣件刚度可显著减弱梯枕振动。研究结果可为改善轨交桥梁扣件系统的振动研究提供可靠依据，为相关工程提供设计参考。

关键词

城轨高架桥 / 局部振动效应 / 扣件 / 失效机理 / 车桥耦合振动 / 动柔度