U形梁桥与轨道结构的振动匹配性分析

刘华新

摘 要：随着我国科学技术水平的不断提升，轨道梁桥技术也有了很大的进步，其中U形梁桥作为一种先进的轨道匹配桥梁技术，被广泛应用于我国轨道交通中。梁桥作为支持轨道的重要结构，对轨道的安全运行起到了非常重要的作用，而U形梁桥由于引进了国外先进的梁桥技术，既能够保证轨道结构的稳定性，又能够增加轨道的使用年限。U形梁桥作为传统槽型梁的代表，具有非常多的优点。基于此，本文通过分析U形梁桥的应用实例，探究如何提高U形梁桥与轨道结构的振动匹配性。

关键词：U形梁桥 ;轨道结构 ;振动匹配性

虽然我国轨道结构中所使用的U形梁桥具备非常多的优点，为我国轨道结构的稳定性和安全性作出了一定的贡献，但是在U形桥梁的实际应用过程中，还存在U形梁跨中的接触网中使用的螺栓出现松动的现象，以及U形梁中的两端钢轨所使用的扣件容易出现松动的问题，这就会严重的影响U形梁桥的价值及使用性能。还有一部分U形桥梁在与轨道结构进行匹配和安装时，由于长时间的使用可能会出现裂缝问题，导致U形梁桥与轨道结构在结合使用的过程中会出现较强程度上的振动，从而严重的影响整个轨道的使用性能，因此分析U形桥梁与轨道结构的振动匹配性非常必要。

一、U形梁桥的典型实例选取

为了有效的探究U形梁桥与轨道结构的振动匹配性，需要根据U形梁桥的应用实例，来判定与轨道结构的振动匹配性是否能够达到轨道的运行要求。本文分析了某轨道运输公司的两种线路，这两种线路中都使用的是U形梁桥，并且包括有两种不同扣件类型的梁桥，4种不同梁跨的梁桥以及两种不同轨道结构的梁桥，并且将其进行不同的组合，来确定U形梁桥与轨道结构的振动匹配性。当前所使用的被测对象的基本信息如下表

二、实验原理分析

在应用实例分析的过程中，根据列车通过时桥梁的振动情况，判断列车通过时，U形梁桥与轨道结构的振动匹配性与哪些因素有关。本文所使用的判定方法为控制变量法，这样可以有效的确诊被测对象对桥梁振动的影响程度，从而保证后期能够通过实例的分析，来探究如何进行振动匹配性性能的改善。其次是根据不同线路中实际的运行情况，合理的选择振动的测试点，保证能够根据测试点中信息的反馈，准确的测试整个轨道运行的情况。最后是通过所给出的反馈信息来分析哪些因素能够影响U形梁桥与轨道结构的振动匹配性。

三、具体实验流程

选取了具体实例以后，需要进行以下流程来判定振动匹配性的影响因素。首先需要明确不同车辆中的各个传感器位置，尽量增多传感器的布置点数量，这样可以使检测到的数据结果更加具备代表性。本次实验中所使用的传感器数量为12个，并且将布置点均匀的分布到轨道和U形梁的界面中，这样可以保证每一处的振动情况都能够被及时的感应到，从而传输到数据统计库中。其次是将所有传感器所感测到的数据转换为计算机所能够识别的相关数据，然后根据计算机中相关数据处理软件的处理结果，来分析相应的影响程度及影响因素。布置图如下：

四、数据结果分析

根据选取的实例进行测试结果的分析，需要通过以下几种方式进行分类讨论，首先是针对扣件相同而轨道结构不同的U形梁桥与轨道结构的振动匹配性进行分析。在选择的所有测试数据中，扣件相同而轨道类型不同的为U形梁b和U形梁d，并且通过改变车辆运行的速度来探究振动的强度。通过数据分析走向表明，U形梁b的振动程度比U形梁d的振动程度降低了大约十分贝左右，但是两者的实际走向大致相同，并且在60赫兹左右出现一个最大的振动峰值，振动峰值的频率与车速虽然无关，但是振动峰值的大小与车速成正比关系。因此说明不同轨道类型对U形梁与轨道结构的振动匹配性有一定的影响。而且根据此实验数据表明，U形梁b和U形梁d所使用的扣件都为WJ-2A，而梯形轨道所匹配的U形梁的隔绝振动效果要比支撑块承轨台匹配的U形梁的隔绝振动效果好，但是无论是哪种轨道形式都在60赫兹左右出现了一个较为明显的最高值，因此这也说明了梁体出现了共振现象，所以U形梁桥在实际使用过程中具备的统一特性为出现共振问题。当出现共振现象时，可以通过改变轨道的结构，或者改变U形梁的跨度，来对共振问题进行相应的改善。其次是探究轨道结构相同而扣件而不同时，U形梁桥与轨道结构的振动匹配性。在这里所选取的实验探究对象为U形梁a、U形梁c以及U形梁d，这三种实验对象所使用的轨道结构都为支撑块承轨台轨道，而他们使用的扣件有所差异。U形梁c和U形梁d，雖然都是用WJ-2A型扣件，但是U形梁c所使用的为新扣件，U形梁d使用的为旧扣件，U形梁a使用的是高弹性的整体式扣件。同样在选取的三组实验对象中，所使用的车速分别为40、 60和80千米每时，并且将三种形式中的振动情况进行对比，可以发现U形梁a的振动程度比U形梁c和U形梁d的小很多，而且U形梁d的振动程度略大于U形梁c的振动程度。因此可以表明，如果扣件的种类不同，也会严重的影响振动的匹配性，并且先进的高弹性扣件可以有效的提升隔振的效果，提升防振动的性能。同时根据实验数据分析可以表明，使用高弹性的轨道减振器扣件，不仅能够有效的降低桥梁的振动幅度和振动频率，还能够减少振动的噪声。最后通过选择U形梁c和U形梁d进行对比来确定，U形梁跨度对其振动性能的影响，可以发现U形梁的跨度也会对U形梁桥和轨道结构的振动匹配性，产生一定的影响。综上所述，根据实验分析表明U形梁桥的振动，虽然由其自身的特性和振动源共同决定，但是也可以通过调整U形梁的构件类型以及U形梁的具体结构来改变振动的性能。在实际轨道设计过程中选取不同类型的U形梁桥中扣件和轨道结构，还需要根据实际情况来进行合理的选取。尤其是对于抗振性能要求较高的轨道，必须选取隔振效果较好的高弹性减振器扣件并且选择梯形轨道。

五、结束语

保证轨道的安全通行，可以使我国国民在乘车过程中更加放心。但是如果U形梁桥和轨道结构的振动匹配性出现了问题，如严重的共振现象，将会影响轨道的通车安全。因此，在U形梁桥与轨道结构的选择过程中，要注意避免出现较为严重的共振现象以及振动幅度过大的问题等。为了维护我国轨道车辆的安全运行，必须对U形梁桥与轨道结构的振动匹配性进行准确的分析，并且采取相应的改善措施。

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