西安地裂縫框架板理論分析研究

張 亞 平

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司地鐵院，四川 成都 610000)

0 引言

西安地鐵在地裂縫處的道床采用的是框架板結(jié)構(gòu)，隧道采用暗挖擴(kuò)大斷面施工法，部分地段由于擴(kuò)大斷面結(jié)構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)加大，施工造價(jià)增加，為減少施工風(fēng)險(xiǎn)和工程造價(jià)，線路將調(diào)坡段設(shè)置位置調(diào)整，軌道調(diào)整由原來(lái)在沉降區(qū)框架板下加墊塊，調(diào)整為在穩(wěn)定區(qū)下撤出加在框架板下的支撐塊，框架板強(qiáng)度是否滿足行車要求進(jìn)行理論分析。

1 分析目的

西安地裂縫新的調(diào)整方案是將框架板由支撐塊支撐起來(lái)，所以需要借助Ansys Workbench軟件模擬仿真分析軌上載荷在不同位置時(shí)，框架板是否滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

2 分析前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

國(guó)內(nèi)地鐵常用車型為B型車，車寬2.8 m，長(zhǎng)19 m，最大軸重14 t，車輛固定軸距2 300 mm,可調(diào)式框架板長(zhǎng)2 460 mm，可知車輪與鋼軌接觸處鋼軌所受力最大約為105 N。可調(diào)式框架板采用C60強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，C60混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為38.5 MPa。

3 對(duì)可調(diào)式框架板的分析

3.1 建模

根據(jù)西安地鐵采用的可調(diào)式框架板利用Solid works軟件建立模型，框架板長(zhǎng)度為2 460 mm，板兩端設(shè)置350 mm的橫梁框，架板上設(shè)計(jì)8塊580 mm×200 mm×30 mm的板模擬軌下墊片部件，墊片上放置60 kg/m鋼軌，框架板下根據(jù)設(shè)計(jì)方案設(shè)置4個(gè)凸臺(tái)，用于分析過(guò)程中起約束作用。并用Ansys Workbench軟件劃分網(wǎng)格，如圖1,圖2所示。

3.2 分析過(guò)程及結(jié)果

在鋼軌的1/6,1/3,1/2處取三個(gè)點(diǎn)，作為車輛經(jīng)過(guò)框架板時(shí)車輪與鋼軌的接觸點(diǎn)，在分析時(shí)作為載荷的加載位置。分析過(guò)程如下所述。

3.3 接觸點(diǎn)在鋼軌的1/6處

框架板的受力和整體變形云圖如圖3，圖4所示。

分析可知框架板的最大整體變形為0.063 mm，最大等效應(yīng)力為11.01 MPa。結(jié)果滿足C60混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

3.4 接觸點(diǎn)在鋼軌的1/3處

框架板的受力和整體變形云圖如圖5,圖6所示。

分析可知框架板的最大整體變形為0.050 mm，最大等效應(yīng)力為10.71 MPa。結(jié)果滿足C60混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

3.5 接觸點(diǎn)在鋼軌的1/2處

框架板的受力和整體變形云圖如圖7,圖8所示。

分析可知框架板的最大整體變形為0.050 mm，最大等效應(yīng)力為4.99 MPa。結(jié)果滿足C60混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合上述分析和計(jì)算，得出如下結(jié)論：

1)框架板理論長(zhǎng)度設(shè)2 460 mm，兩端各設(shè)1道寬350 mm的橫梁，板內(nèi)設(shè)1 760 mm×840 mm的開(kāi)口，這種框架板結(jié)構(gòu)是合理的。

2)框架板結(jié)構(gòu)在鋼軌的1/6,1/3,1/2處取三個(gè)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)均滿足強(qiáng)度要求。