鄭西客運專線樁板結構路基激振試驗研究.pdf

1、樁板結構路基是一種新型高速鐵路路基結構，由承臺板、托梁、樁和地基土組成。樁板結構相比于土質路基有工后沉降小、整體剛度大的優(yōu)點。目前樁板結構的動力學資料積累較少，工程界對其在列車動荷載作用下的動力學響應參數(shù)了解較少，尚不明確其在重復荷載作用下的動力性能。本文密切結合鐵道部科技研究開發(fā)計劃重點課題“鄭西客運專線路基樁板結構試驗研究”，開展了樁板結構現(xiàn)場激振試驗，圍繞試驗成果采用了理論分析、數(shù)值仿真等技術手段進行驗證，系統(tǒng)研究了樁板結構在動荷

2、載作用下的動態(tài)響應和長期動力性能，得出以下結論： (1)充分調(diào)研國內(nèi)外樁板結構路基的應用研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析樁板結構的特點和性能，給出了樁板結構路基的定義和適用范圍。 (2)建立了激振器的單自由度振動模型，系統(tǒng)分析了激振器的動態(tài)響應、試驗方法和結果處理手段。 (3)建立了樁板結構的三自由度連續(xù)梁振動模型，系統(tǒng)分析了自由振動和簡諧強迫振動兩種情況，推導了樁板結構自振頻率計算公式為f=1.1a√EI/ml3，其中修正系

3、數(shù)a可取0．1～0．03。 (4)建立了激振器—樁板結構三維有限元模型，計算表明樁板結構的自振頻率為0．4～1．5Hz，影響樁板結構自振頻率的三大因素為樁長、跨度和樁側土模量。計算表明，動荷載幅值不變、頻率增大時，樁板結構的動應力和動位移線性減小，速度和加速度線性增大；動荷載頻率不變、幅值增大時，樁板結構的動應力、動位移、速度和加速度線性增大；列車軸重對樁板結構的動態(tài)響應影響最大。 (5)采用大型激振器模擬列車單軸荷載，

4、對樁板結構進行掃頻激振和100萬次重復激振試驗。試驗結果表明，樁板結構的響應頻率等于荷載頻率，動應力沿樁身衰減，樁長50m處衰減系數(shù)為0．4。試驗測得樁板結構自振頻率小于5Hz。 (6)實測樁板結構最大動位移為0．133mm，加速度為0．105g，樁板結構具有較大路基面支承剛度，滿足高速客運列車舒適性和平穩(wěn)性的要求。 (7)在100萬次重復激振試驗中，樁板結構的動應力幅度始終小于材料疲勞容許應力，且波動很小，樁板結構具有