刘海涛 宁娜 王梦 赵磊

中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081

单元式轨道板可有效释放长期整体温升温降引起的热胀冷缩作用力，但由于受太阳辐射、冷热循环等因素影响轨道板出现上下温差，从而产生翘曲和翘曲应力。单元式轨道板需承受温度梯度、列车荷载、轨下基础变形等多种因素作用，中国铁道科学研究院集团有限公司［1-4］、西南交通大学［5］、北京交通大学［6］等单位对轨道板力学性能进行了深入研究，分析了不同荷载对轨道板的作用效应，结果表明单元式轨道板翘曲应力为设计荷载效应的主要组成部分。EN 16432规定轨道板设计中应考虑温度循环作用下轨道结构温度梯度的影响，温度梯度效应计算可采用解析法或有限元法。中国标准TB 10082—2017《铁路轨道设计规范》规定了温度梯度具体取值，Q∕CR 9130—2018《铁路轨道设计规范（极限状态法）》建议温度梯度效应采用Westergaard 计算公式计算，我国高速铁路再创新阶段［7］也采用了该计算公式对轨道板进行设计。温度翘曲应力的计算方法主要有有限元法和基于Westergaard 计算公式的解析法［8-10］。本文对两种计算方法进行系统对比分析，从能否反映翘曲应力产生机理、是否考虑翘曲应力影响因素、两者计算结果的差异、工程验证等方面论证其适用性。

1 基于Westergaard 计算公式的温度翘曲应力计算方法

1.1 Westergaard计算公式

基于Winkler 弹性地基模型，Westergaard 研究了薄板的翘曲应力计算公式，假设：①薄板与地基始终紧密接触，无缝隙；②薄板内温度变化呈线性分布。……