轨道结构分析

使用 LUSAS 铁路轨道分析软件模块，依据国际铁路联盟规范 UIC 774-3 以及欧洲规范 Eurocode 1 的相关章节，进行轨道–结构相互作用分析。可从 Excel 电子表格中定义的数据自动建立分析模型，并快速生成结果，输出格式可为电子表格或 LUSAS 结果文件。鉴于此类分析的特性，还需同时具备非线性分析软件模块的使用权限。

根据国际铁路联盟规范 UIC 774-3 进行建模

软件选项 - LUSAS桥梁Plus

The UIC 773-3 结构系统

UIC 773-3 轨道/板 建模

l 定义轨道所受的温度荷载，以及由列车加速和制动产生的列车荷载。

l 根据需要，在分析模型中纳入扣件、道砟位移、支座及桥墩刚度等因素。

l 可考虑单列列车跨越一个或多个结构，或有多列列车同时跨越同一结构的情形，适用于混合桥面或混合道床的情况。

l 允许列车荷载作用范围超出模型边界，从而在模拟长编组列车驶入和驶离结构时，无需设置过长的路基段。

使用LUSAS建模

利用电子表格中指定的几何数据、材料属性和荷载数据，自动建立三维轨道与桥梁相互作用模型，支持便捷的国际单位制（SI）或美制单位（US units）。

LUSAS 铁路轨道分析软件模块的一项关键功能是：能够根据列车在桥梁上的位置，自动更新轨道与结构界面处相关的材料属性。

电子表格输入数据

由 LUSAS 构建的完整路基与高架桥模型

第一跨的放大视图

模型局部的爆炸轴测图，展示路基支承及第一跨的起始部分

分析

可单独考虑桥面温度荷载，以便后续对多种轨道布置方案进行分析；也可进行完整分析，同时考虑桥面与钢轨的温度荷载以及列车荷载的组合作用。由于道砟和/或轨道扣件的约束响应具有非线性特性，此类分析必须采用非线性分析方法。为全面评估轨道系统，还应考虑列车通过时引起的动力效应——这些效应会直接影响结构本身。

可用结果

可自动将结果输出为 Excel 电子表格或标准的 LUSAS 结果文件格式。可在 Excel 内部对结果进行包络处理，也可在 LUSAS 中通过定义用户自定义荷载组合来生成包络结果。

l 各轨道及桥面构件的原始结果数据，以汇总、图表和表格形式呈现；

l 轨道与桥面原始数据的包络结果（针对温度与列车荷载组合工况），同样以汇总、图表和表格形式呈现；

l 轨道基础（轨下结构）位移表格；

l 纵向反力表格；

在Excel中查看结果

在 Excel 结果电子表格中，不同的工作表分别包含针对特定关注区域的结果，包括：

l 钢轨应力值表格。

后三个表格以摘要形式提供关键结果，便于快速判断在满足 UIC 774-3 规范各项验算要求时，哪一种分析工况产生了最不利效应。以下为部分示例结果工作表。

钢轨轨道轴向应力的包络图

桥面工作表摘录，显示桥面的纵向位移情况

轨道基础相对位移表（钢轨与桥面之间的相对位移）

在LUSAS中查看结果

使用 LUSAS 可生成多种类似的图表、表格清单和结果图，用于校核大部分关键数值是否满足 UIC 774-3 规范要求。然而，在 Excel 电子表格中创建和查看结果更具优势，因为它能自动对各荷载工况的关键结果进行包络处理、汇总和绘图。

典型的来自 LUSAS 的轴向力结果图，显示了由于温度荷载作用在连续焊接钢轨到桥面板上的力

对于如上图所示的多跨、多桥面结构，路基/桥台与其他桥面之间的相互作用会导致结构行为较为复杂。例如，在仅考虑温度荷载且轨道为连续焊接的情况下，钢轨中的轴向力/应力常会出现反向（即由受压转为受拉，或反之）的现象。

尽管从所示模型的尺寸上看并不明显，但上述结构总长为 325 米，由两段桥面组成：前两段桥面各包含两个 25 米跨径，随后是三段桥面，每段各包含三个 25 米跨径。每段桥面均设有一个桥墩/支座支撑，以符合 UIC 774-3 规范的方式采用约束弹簧来模拟该桥墩/支座系统的变形特性；其余所有桥墩/支座支撑均为滚动支座，允许桥面沿纵向自由移动。在温度作用下，任一轨道/钢轨中的轴向力/应力均可观察到变化，这主要是由于可移动与固定结构构件之间的相互作用所致。

与 Eurocode 1 的兼容性

欧洲规范 EN 1991-2:2003《Eurocode 1：结构上的作用 — 第2部分：桥梁上的交通荷载》在评估结构与轨道对可变作用的联合响应时，包含了 UIC 774-3 建模方法中的诸多关键要素。其设计限值准则与 UIC 774-3 规范中规定的要求一致，因此，铁路轨道分析（Rail Track Analysis）软件可直接用于满足 Eurocode 的相关要求。

依赖的软件模块

鉴于此类分析的特性，使用“铁路轨道分析”模块需同时具备以下软件选项的访问权限：

l 非线性分析