地鐵無碴軌道整體道床病害理論分析及有限元模擬.pdf

1、整體道床是一種新型軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式,具有穩(wěn)定性好、軌道平順性高、剛度均勻性好、少維修等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)高速鐵路和城市地下交通建設(shè)的快速發(fā)展,無碴軌道整體道床的應(yīng)用將越來越廣泛。但受列車振動(dòng)、結(jié)構(gòu)性能、水文地質(zhì)、施工質(zhì)量等方面的影響,一旦出現(xiàn)道床混凝土下沉破損等病害,將給軌道維修帶來更大的困難和更高的維修費(fèi)用。本文從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、理論研究、數(shù)值模擬三方面對(duì)無碴軌道整體道床病害進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)建立了地鐵無碴軌

2、道下沉破損病害力學(xué)分析模型。該模型考慮了軌道結(jié)構(gòu)各組成部分,將列車荷載簡(jiǎn)化為集中荷載,鋼軌、道床混凝土結(jié)構(gòu)模擬為層狀梁,將病害模擬為回填層的抗力系數(shù)的減少或去掉空洞部分彈性基礎(chǔ)支撐的方法來進(jìn)行模擬。通過一定的假定與簡(jiǎn)化建立了雙層彈性地基梁的無碴軌道病害力學(xué)分析模型。
　　(2)推導(dǎo)和求解了無碴軌道病害力學(xué)分析模型的四級(jí)微分方程。利用MATLAB軟件編寫計(jì)算程序,對(duì)無碴軌道整體道床進(jìn)行了不同工況下的力學(xué)分析,并得出:當(dāng)回填層抗力系數(shù)

3、小于500MPa/m時(shí)必須做相應(yīng)加強(qiáng)處理、病害位置發(fā)生在道床板跨中0.5m范圍下時(shí),對(duì)整個(gè)道床結(jié)構(gòu)的影響最大、在病害范圍接近0.5m時(shí)沉降變形達(dá)20mm,隨著病害范圍繼續(xù)擴(kuò)大將超出了安全范圍等結(jié)論。并通過與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性。
　　(3)利用大型有限元軟件ABAQUS,建立了三維無碴軌道病害有限元分析模型,對(duì)無碴軌道在不同病害影響系數(shù)及不同病害狀態(tài)進(jìn)行模擬分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出:當(dāng)回填層抗力系數(shù)逐漸降低時(shí)