巴準重載鐵路高路堤行車振動反應與長期沉降分析.pdf

1、鐵路貨物運輸的重載化已成為當今世界鐵路主要的發(fā)展趨勢。重載鐵路因具有效益好、運量大、效率高、能耗低等優(yōu)勢,在我國得到迅猛發(fā)展。目前,針對普通鐵路路基行車振動反應基本規(guī)律與長期沉降預測的研究已做了較多工作,而對重載鐵路路基行車振動反應與長期沉降問題尚缺乏足夠深入的研究。為此,本文以巴準重載鐵路高路堤路基典型斷面為研究對象,選取 C75重載貨車,采用有限元法與經驗預測模型相結合的手段,分析了重載列車荷載作用下巴準鐵路高路堤路基振動反應基本規(guī)

2、律,據此預測了高路堤路基長期沉降的特征。主要研究內容如下:
　　首先,針對巴準重載鐵路 DK97+454斷面實際狀況,建立了重載列車荷載作用下高路堤路基行車振動反應的動力有限元分析模型。模型中,將軌枕結構考慮為線性梁單元;軌下部分選擇平面應變單元模擬;同時采用無限元方法模擬模型的橫向及豎向人工邊界,以消除波在人工邊界的反射作用對體系振動反應造成的不利影響。路基土、地基均采用彈塑性 D-P本構模型模擬,軌枕及道床采用線彈性本構模型模

3、擬,車-軌-路基動力耦合體系采用瑞利阻尼模型考慮體系的能量耗散效應。基于統(tǒng)一分析理論,采用已編寫的車-軌-路基動力耦合系統(tǒng)的分析模型與計算程序,獲得重載列車軌枕作用力的時程響應,作為模型的荷載的輸入,利用顯式積分算法求解體系的非線性動力方程,并將計算結果與實測資料對比,驗證了建立數值模型的正確性。
　　接著,采用建立的數值模型,輸入重載列車不同時速下對路基的動力時程響應作為模型的外部激勵,進行高路堤振動反應的動壓應力與豎向加速度分

4、析,考察了列車速度、道床厚度和剛度、基床表層厚度和剛度對路基振動反應的影響。研究表明:運行速度會對高路堤路基振動反應加速度產生很大影響,道床層及基床表層厚度的增加可以有效地控制道床及基床表層以下結構的穩(wěn)定性,而過大的道床剛度及基床表層剛度可能導致路基振動反應增大。
　　最后,將以上計算結果應用于模型的沉降預測公式,同時將高路堤路基分為道床層及路堤填方兩部分,分別預測了道床層及路堤填方的長期沉降趨勢,并通過振次與時間之間的換算關系,