復(fù)雜荷載條件下道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析.pdf

1、針對高速鐵路道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞損傷問題，本文提出了一種道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)疲勞壽命的分析方法，估算了復(fù)雜荷載作用下道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，揭示了道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命演化規(guī)律，為道岔區(qū)工務(wù)養(yǎng)護(hù)維修策略的制定提供一定的理論參考。主要的研究成果如下:
　　(1)提出了一種道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)疲勞壽命的分析方法。首先，利用自主開發(fā)的反映車軌剛?cè)狁詈咸卣鞯膮f(xié)同仿真平臺，建立了高速列車-道岔-無砟軌道動力學(xué)模型，分析了軌道結(jié)構(gòu)

2、的動力響應(yīng)，驗證了模型的準(zhǔn)確性，并基于仿真結(jié)果確認(rèn)了道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞敏感位置;然后，針對疲勞敏感位置，建立了相應(yīng)的疲勞分析模型，計算得到了軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變時程曲線;最后，結(jié)合雨流計數(shù)法和疲勞相關(guān)理論，對軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行了估算。
　　(2)通過對列車直向過岔時的輪軌垂向力進(jìn)行統(tǒng)計分析，確認(rèn)了道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞敏感位置。轍叉區(qū)輪軌力劇烈波動，出現(xiàn)輪軌力最大值，無砟軌道結(jié)構(gòu)位移變形較大;轍叉區(qū)心軌、彈條和軌道板為

3、疲勞敏感部件，與文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果吻合。
　　(3)通過對心軌進(jìn)行疲勞分析，研究了心軌的疲勞壽命演化規(guī)律。心軌的疲勞壽命受輪軌力大小和鋼軌廓形的共同影響，鋼軌軌頭表面疲勞壽命最小;車速的提升利于心軌疲勞壽命的延長;軌道不平順對心軌疲勞壽命不利;軌道板溫度梯度、扣件剛度折減以及軌道板支承剛度折減對鋼軌疲勞壽命無明顯影響。
　　(4)通過對彈條進(jìn)行疲勞分析，研究了彈條的疲勞壽命演化規(guī)律。彈條的疲勞壽命受扣件系統(tǒng)垂向位移和扣壓力的共同影

4、響，彈條外臂靠近鐵墊板彎折處疲勞壽命最小;隨著扣件支承剛度失效程度的增大，其自身彈條和沿著行車方向兩個扣件的彈條疲勞壽命急劇降低;隨著彈條扣壓力的增大，疲勞壽命急劇下降;列車速度、軌道板溫度梯度、軌道不平順和軌道板支承剛度折減對彈條疲勞壽命無明顯影響。
　　(5)通過對軌道板進(jìn)行疲勞分析，研究了軌道板的疲勞壽命演化規(guī)律。軌道板疲勞壽命受位移變化量和初始應(yīng)力的共同影響，扣件位置處疲勞壽命最小;實際運(yùn)營中，軌道板預(yù)壓應(yīng)力完全可以抵消溫

5、度產(chǎn)生的拉應(yīng)力，軌道板疲勞壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計壽命;隨著扣件支承剛度失效程度的增大，軌道板應(yīng)力幅逐漸增大，疲勞壽命急劇下降;列車速度、軌道不平順和軌道板支承剛度折減對軌道板疲勞壽命無明顯影響。
　　(6)根據(jù)道岔區(qū)無無砟軌道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命演化規(guī)律，提出了一些關(guān)于道岔區(qū)養(yǎng)護(hù)維修的建議。心軌應(yīng)該進(jìn)行預(yù)打磨;扣件系統(tǒng)發(fā)生支承剛度下降的病害時，應(yīng)及時進(jìn)行維護(hù)，若因此導(dǎo)致彈條折斷，建議同時更換兩側(cè)各2個扣件的彈條，若其它原因?qū)е聫棗l折斷，僅更換