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无砟轨道是一种混凝土结构，除需要承受列车荷载的作用外，还需要承受温度荷载的作用。温度荷载主要表现为翘曲应力和温度应力。
由于混凝土的热传导性能差，轨道板直接受到日照和大气温度的影响，温度变化的影响距表面的深度增加而逐渐减弱，形成温度梯度，使轨道板出现纵向伸缩的同时产生翘曲变形。
利用有限元软件Ansys对CRTSⅠ型无砟轨道进行建模，将钢轨用梁单元模拟，将扣件和路基用弹簧单元模拟，把轨道板、CA砂浆、底座板模拟成实体单元。采用四种工况：
1、上表面比下表面高20℃；
2、上表面比下表面高10℃；
3、上表面比下表面低10℃；
4、上表面比下表面低5℃。
因为轨道板的施工工艺不一样，所以将轨道板与CA砂浆之间的界面关系分为无黏结和黏结两种情况。当CA砂浆是袋装法施工时，CA砂浆与轨道板之间黏结性较差，可用无黏结情况来模拟，二者之间仅能通过界面间的摩擦传递有限的纵横力，计算时设置成摩擦接触，摩擦系数取为0.35；当CA砂浆是模筑法施工时，CA砂浆与轨道板之间黏结性较好，可用黏结情况来模拟，计算时设置为绑定接触。
一、轨道板与CA砂浆有黏结
上表面比下表面低5℃计算结果：
轨道板与CA砂浆有黏结时，计算结果列于表1.1。
二、轨道板与CA砂浆无黏结
上表面比下表面高20℃计算结果：
轨道板与CA砂浆无黏结时，计算结果列于表2.1。
三、小结
通过对轨道板与CA砂浆间的黏结情况采用不同情况模拟，正、负温度梯度与自重共同作用下轨道板翘曲位移和应力的分析，可以得出以下结论：
（1）在相同温差情况下，轨道板纵向最大拉应力和最大压应力相差不大。
（2）当CA砂浆与轨道板CA砂浆之间无黏结时，轨道板与砂浆之间会产生脱空现象。在负温度梯度时，轨道板板角会上翘；在正温度梯度时，轨道板的中部会产生脱空。当列车反复通过时会造成对砂浆的拍打或切压，板角处砂浆很容易遭到破坏。
（3）当轨道板与CA砂浆之间黏结良好时，在温度梯度作用下板角处的砂浆将承受较大的拉、压作用，板角处砂浆与轨道板间的黏结作用将会首先破坏，因此无法保证CA砂浆对轨道板翘曲的跟随性与约束能力。
（4）当CA砂浆与轨道板之间无黏结时，仅靠轨道板自重及其上部的钢轨的约束，并不能避免轨道板与砂浆之间产生脱空现象。
（5）实际轨道板的两端设有凸形挡台，轨道板上还铺有连续的钢轨，轨道板的翘曲将会受到凸形挡台及钢轨的限制作用，所以轨道板的翘曲变形会小于理论值，而翘曲应力则会大于理论值。
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编辑 / 徐一鸣
