高速鐵路有砟軌道振動理論與應用研究.pdf

1、我國時速250km客運專線及既有線提速線路多采用有砟軌道結構，高速運營條件下常出現(xiàn)諸多問題，比如軌道不平順嚴重、結構動力響應大、剛度過渡不均勻、線路養(yǎng)護維修多等，因此應關注運營條件下有砟軌道的振動問題。有砟軌道不平順與軌道的服役狀態(tài)直接相關，解決有砟軌道的隨機振動問題是當今世界鐵路的難題之一。本文就有砟軌道隨機振動理論及應用進行了全面深入系統(tǒng)的研究，包括軌道不平順特征、力學模型、合理過渡、檢算方法等，為有砟軌道的運營維護提供了理論基礎。

2、本文的主要工作如下:
　　(1)考慮有砟軌道不平順特性，分析了既有提速線路有砟軌道的敏感不平順及其影響，提出了我國主要干線有砟軌道的不平順功率譜，并對其作了詳細分析。
　　(2)考慮車輛、軌道的細部結構，基于車輛-軌道動力學理論，建立了可詳細考慮軌道及其基礎的耦合動力分析模型。二系懸掛的整車模型中可考慮一系、二系懸掛系統(tǒng)、橫向止擋以及抗蛇形減振器等結構部件的作用。軌道建模時，以實體單元來模擬，扣件以連接單元來模擬其剛度和阻尼

3、特性。考慮到輪軌接觸的復雜性，對軌面和踏面形狀進行離散，用跡線法動態(tài)確定輪軌空間接觸幾何關系。
　　(3)依據(jù)國內外軌道不平順功率譜對先鋒號動車、CRH2型動車的枕上壓力、道床加速度等功率譜進行了計算，研究得出相同速度下軌道不平順對各車型動力響應和不同速度下軌道不平順對同車型的影響規(guī)律。對我國既有線不平順譜下的枕上壓力、道床加速度等結構動力響應的均方差σ分布和波長、波幅的影響規(guī)律進行了計算分析。
　　(4)對不同行車速度下車

4、輛-軌道系統(tǒng)動力響應進行計算分析，并對比了提速客車、動車和貨車對軌道動力響應的影響。計算了軌枕發(fā)生空吊時軌道結構動力響應，分析了軌枕空吊對動力響應和養(yǎng)護維修的影響。計算了路橋過渡段處道砟膠結時的結構動力響應，分析認為采用道砟膠結過渡方案能較好地滿足軌道結構剛度過渡的要求。
　　(5)建立了道床-軌枕空間耦合模型，通過分析微觀參量的變化規(guī)律，探討宏觀道床的力學行為機理。隨著荷載頻率增加，顆粒間接觸力增大。道床沉降主要發(fā)生在加載前期，

5、加載后期沉降速率顯著減小。道床振動加速度隨著加載頻率的增加而增大，隨著道床深度的增加而明顯減小。軌枕越寬、質量越大，道床振動加速度越小。
　　(6)建立提速線路有砟軌道Ⅲ型軌枕空間耦合分析模型，分析比較了動態(tài)荷載作用下軌枕各截面受力分布。軌枕受力與枕上壓力、下部道床的支撐直接相關。造成混凝土軌枕傷損的原因是一個比較復雜的問題，與軌枕的設計、制造、運輸、維護作業(yè)、線路運營條件相關。
　　本文建立的高速鐵路有砟軌道振動理論是比較