高速鐵路軌道路基豎向動力響應(yīng)研究.pdf

1、隨著列車速度不斷提高，列車荷載對軌道路基動力效應(yīng)越來越明顯。其動力響應(yīng)規(guī)律是軌道路基設(shè)計、施工、養(yǎng)護的依據(jù)。我國高速鐵路快速發(fā)展使該課題越來越得到鐵路工作者的重視。 本文在總結(jié)和吸取前人研究成果的基礎(chǔ)上，從理論研究、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗三方面對軌道路基動力響應(yīng)進行了研究，主要研究成果如下： (1)介紹了高速鐵路軌道—路基結(jié)構(gòu)形式，并對軌道路基動力響應(yīng)研究歷史與現(xiàn)狀進行回顧和總結(jié)。 (2)建立了高速鐵路路基軌道動力響

2、應(yīng)分析半解析模型。該模型考慮了路基/軌道結(jié)構(gòu)各組成部分、將列車荷載簡化為移動諧振荷載、軌道結(jié)構(gòu)模擬為層狀梁、路基視為各向同性粘彈性半空間體。通過傅立葉變換獲得了控制方程在波數(shù)域內(nèi)的解。利用快速傅立葉變換，將波數(shù)域內(nèi)解轉(zhuǎn)換為空間域內(nèi)的解，通過算例分析了荷載速度與頻率對路基表面位移的影響。 (3)建立了車輛—軌道路基耦合作用下系統(tǒng)豎向動力響應(yīng)分析有限元模型。該模型首先車輛模擬為多自由度剛體、鋼軌模擬為離散支承的梁單元、軌枕、道床、路

3、基離散為八節(jié)點塊體單元，并考慮了輪軌接觸的非線性與道碴、路基材料本構(gòu)關(guān)系的非線性。然后利用粘彈性人工邊界模擬路基的無限域，運用數(shù)值積分法與分離迭代法求解運動方程。最后基于大型商業(yè)軟件ANSYS的二次開發(fā)實現(xiàn)仿真分析，并通過與文獻數(shù)據(jù)及現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)對比驗證了模型的正確性。 (4)以我國第一條鐵路客運專線—秦沈客運專線軌道路基參數(shù)為基礎(chǔ)，利用建立的車輛/軌道路基動力分析模型對軌道路基動力響應(yīng)影響參數(shù)：列車速度、軌面不平順、道床與基床

4、表層厚度、基床表層與路基剛度進行了分析。根據(jù)計算結(jié)果，對秦沈客運專線軌道路基設(shè)計參數(shù)進行了評價。 (5)在秦沈客運專線試驗段開展不同基床表層結(jié)構(gòu)及路基、軌道動力響應(yīng)現(xiàn)場測試，首次獲得了列車速度為300km/h時基床表層路基動力響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)。對測試數(shù)據(jù)進行時頻分析，研究不同基床表層結(jié)構(gòu)在不同列車速度下動力響應(yīng)規(guī)律，為我國高速鐵路路基設(shè)計提供重要依據(jù)。 (6)在全面總結(jié)論文工作的基礎(chǔ)上，提出了本課題有待于進一步研究的若干問題