基于可靠度的CRTSⅡ型無砟軌道軌道板耐久性研究.pdf

1、無砟軌道主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),長期受到列車高速度高密度的反復(fù)作用以及溫度變化和外界環(huán)境的影響,隨著時間的積累,軌道結(jié)構(gòu)的性能會逐漸劣化,出現(xiàn)耐久性失效問題。本文總結(jié)了國內(nèi)外無砟軌道出現(xiàn)的耐久性問題以及無砟軌道耐久性研究的現(xiàn)狀,提出了基于可靠度分析結(jié)果的無砟軌道耐久性評估方法,主要針對無砟軌道耐久性問題中的疲勞破壞、裂縫寬度過大及混凝土碳化三個方面,分別建立耐久性失效模式,計算在不同失效模式下的可靠度及失效概率,以此作為無砟軌道耐久性評估

2、的依據(jù)。
　　在結(jié)構(gòu)可靠性分析時,隨機輸入變量數(shù)據(jù)的獲取對可靠性分析結(jié)果十分重要,結(jié)構(gòu)可靠性分析中所用到的設(shè)計變量,需要通過很多次實驗測定的實際數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計檢驗后得到的統(tǒng)計量。本文通過搜集CRTSⅡ型軌道板靜載試驗下的開裂彎矩數(shù)據(jù)并進行統(tǒng)計檢驗獲得了軌道板開裂彎矩的統(tǒng)計特征;運用有限元軟件仿真模擬鐵道車輛在無砟軌道上的運行狀態(tài),采集無砟軌道輪軌力的時間歷程,經(jīng)過統(tǒng)計檢驗輪軌力的時間歷程數(shù)據(jù),獲得其統(tǒng)計特征,作為可靠性分析時的荷載設(shè)

3、計變量。
　　運用有限元軟件ANSYS進行CRTSⅡ型無砟軌道靜力有限元參數(shù)化建模,考慮實際邊界條件,進行有限元計算并驗證結(jié)果的正確性,并以參數(shù)化的靜力有限元分析過程作為軌道板可靠度的分析文件?？紤]列車荷載和溫度荷載的耦合作用,在分析軌道板疲勞破壞機理以及開裂機理的基礎(chǔ)上,確定了軌道板疲勞破壞及裂縫寬度過大相對應(yīng)的耐久性失效功能函數(shù);考慮環(huán)境對無砟軌道結(jié)構(gòu)耐久性的影響,在分析軌道板混凝土碳化機理的基礎(chǔ)上,建立了混凝土碳化作用下軌道

4、板耐久性失效功能函數(shù)。進而運用基于ANSYS和蒙特卡洛法相結(jié)合的可靠性分析方法進行軌道板的可靠性分析,并基于可靠性分析結(jié)果進行無砟軌道耐久性評估。
　　由可靠度計算結(jié)果表明在列車荷載及溫度荷載的耦合作用下軌道板強度滿足疲勞要求,裂縫寬度超限的概率很小,碳化作用在軌道板在設(shè)計使用壽命期內(nèi)導(dǎo)致耐久性失效的可能性較小;由參數(shù)敏感性分析結(jié)果可知列車荷載、扣件剛度、軌道板彈性模量、鋼筋彈性模量、支承層彈性模量、溫度以及路基剛度對軌道板疲勞可