高速鐵路路基模型試驗系統(tǒng)研究與動力分析.pdf

1、我國列車運行速度不斷提高，對鐵路路基也提出了更高的要求，充分了解路基的動力響應(yīng)是高速鐵路路基設(shè)計和保障鐵路運輸安全高效的需要。大比例的物理模型試驗已成為高速鐵路無砟軌道路基結(jié)構(gòu)動力性能研究的重要手段。本文針對目前模型試驗的不足建立了高速鐵路無砟軌道1∶1軌道-路基動力學(xué)模型試驗系統(tǒng)，并通過數(shù)值仿真分析了各因素對高速鐵路路基動力響應(yīng)的影響。主要研究的成果如下:
　　 1.針對目前小比例模型試驗導(dǎo)致模型試驗結(jié)果與現(xiàn)場實測存在較大差距

2、的情況，建立了1∶1軌道-路基動力學(xué)實尺模型試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)由反力及動力加載系統(tǒng)，數(shù)據(jù)測試及采集系統(tǒng)和高速鐵路路基模型三部分組成。該系統(tǒng)可以模擬不同因素，例如車型、運行速度、軌道結(jié)構(gòu)類型及狀態(tài)、環(huán)境因素等對高速鐵路路基動力響應(yīng)及累計變形的影響。
　　 2.針對高速鐵路路基基床表層以下填料難以就地取材，采用試驗的方法確定了不良鐵路路基填料的改良方案。試驗結(jié)果表明:(1)隨著粗顆粒的增加，最大干密度先增大后減小、最優(yōu)含水率與之成線性

3、減小;(2)在三軸剪切過程中，填料碎石含量高、低圍壓下存在剪漲的趨勢，碎石含量低、高圍壓下存在剪縮的趨勢;(3)相同碎石含量的填料內(nèi)摩擦角隨著圍壓的增加而減小，相同圍壓下內(nèi)摩擦角隨著碎石含量的增加而增大，但當(dāng)碎石含量大于60％時，內(nèi)摩擦角的增加速率明顯降低甚至不增加。在綜合分析各試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定碎石摻量為60％的改良料作為路基模型的路基填料。模型填筑施工后檢測結(jié)果證明改良的填料滿足高速鐵路路基填筑要求。
　　 3.針對目前

4、模型試驗只能考慮單輪或者單軸加載，忽略了動荷載的疊加效應(yīng)，設(shè)計了高速鐵路模型試驗的動力加載裝置。該裝置的設(shè)計基于高速鐵路無砟軌道主要由扣件傳力這一本質(zhì)現(xiàn)象，采用多作動器聯(lián)動來模擬列車動荷載。該動力加載模擬裝置既能提供不同軸重，不同列車運行速度下的動力荷載，又考慮了相鄰車廂相鄰轉(zhuǎn)向架不同輪對之間的動荷載的疊加效應(yīng)。
　　 4.采用有限元分析軟件系統(tǒng)分析了高速列車作用下各因素對路基動力響應(yīng)的影響。分析表明:(1)路基中豎直動應(yīng)力和豎