桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱分析方法及系统

摘要

本发明公开了一种桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱分析方法及系统，以提高服役期间桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱模拟精度，为桥上纵连板式无砟轨道疲劳设计提供重要支撑。该方法包括：分别建立纵连板式无砟轨道‑桥梁温度场计算模型、高速列车‑纵连板式无砟轨道‑桥梁三维有限元耦合动力学模型及纵连板式无砟轨道‑桥梁‑桥梁墩台纵向相互作用模型。用这些模型研究服役期间桥上纵连板式无砟轨道在列车垂向荷载、列车纵向荷载、无砟轨道混凝土温度荷载、无砟轨道混凝土温度梯度荷载、无砟轨道混凝土收缩荷载、无砟轨道预应力荷载等荷载组合作用下应力时程曲线和疲劳应力谱。本发明力学模型更加精细，荷载模型更加完善。

主权项

一种桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱分析方法，其特征在于，包括：步骤(1)、根据气象局气象数据，结合桥上纵连板式无砟轨道温度场计算模型进行服役期间桥上纵连板式无砟轨道温度场的计算，得到服役期间时间‑桥上纵连板式无砟轨道温度及温度梯度荷载时程曲线；步骤(2)、采用APDL二次开发语言，在ANSYS通用有限元软件环境下开发高速列车‑纵连板式无砟轨道‑桥梁三维有限元耦合动力学模型，采用预处理共轭梯度法求解耦合系统振动方程，在普通微机上进行高速列车‑纵连板式无砟轨道‑桥梁耦合系统动力仿真计算，结合步骤(1)中服役期间时间‑桥上纵连板式无砟轨道温度梯度荷载时程曲线的计算结果，得到服役期间温度梯度荷载下桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土应力时程曲线；步骤(3)、采用APDL二次开发语言，在ANSYS通用有限元软件环境下开发考虑无砟轨道混凝土开裂和闭合效应及钢筋与混凝土相互作用的纵连板式无砟轨道‑桥梁‑桥梁墩台纵向相互作用模型，用该纵连板式无砟轨道‑桥梁‑桥梁墩台纵向相互作用模型进行纵向力组合作用下桥上纵连板式无砟轨道应力时程曲线计算，结合步骤(1)中服役期间时间‑桥上纵连板式无砟轨道温度荷载时程曲线的计算结果，得到服役期间纵向荷载作用下桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土应力时程曲线；步骤(4)、用高速列车‑纵连板式无砟轨道‑桥梁三维有限元耦合动力学模型进行列车自重荷载及轨道随机不平顺荷载下桥上纵连板式无砟轨道各部件动应力时程曲线的计算，结合服役期间时间‑列车曲线，得到服役期间列车荷载作用下桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土动应力时程曲线；步骤(5)、将步骤(2)、(3)和(4)中的应力时程曲线相加，并考虑预应力的影响，得到服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土应力时程曲线；步骤(6)、用雨流计数法对步骤(5)中的应力时程曲线进行计数，得到服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土二维疲劳应力谱；步骤(7)、用Goodman曲线考虑平均应力的影响，对既包含幅值又包含均值的桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土二维疲劳应力谱进行转换，得到仅含幅值的桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土一维疲劳应力谱。