高速鐵路無砟軌道基礎結構的動力響應分析.pdf

1、近年，高速鐵路的建設速度越來越快，其成果頗具規(guī)模。高鐵的建設還在不斷的繼續(xù)。據(jù)推測，至2015年末，運營里程將達到1.8萬公里?；窘ǔ梢愿咚勹F路為核心的快速鐵路網(wǎng)，總里程超過4萬公里。目前，高鐵建設廣泛采用無砟軌道形式，對于這種新型軌道結構，其動力性能及傳力特點與傳統(tǒng)軌道形式有很大的不同。本文以高速鐵路建設中廣泛采用的CRTSⅡ型板式無砟軌道為例，通過建立三維實體有限元模型，進行動力分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①論述了高速鐵

2、路在我國的發(fā)展以及未來的規(guī)劃，分析了無砟軌道在高鐵建設中的應用歷程及其重要性，概述了高速鐵路路基動力響應問題的研究背景和現(xiàn)狀。②分析了高速鐵路路基結構的分類和特點，搜集了基床表層頂面動應力的實測值和相關研究資料，對比發(fā)現(xiàn)采用無砟軌道時路基頂面的動應力遠小于有砟軌道，但采用無砟軌道會使列車荷載的動力作用傳播的更廣，即動力作用衰減較慢。分析了列車荷載的相關研究，采用一種簡化的輪軌力組合的形式來模擬列車荷載。用Fortran語言編寫子程序，從

3、而成功的將隨時間變化的移動荷載施加在有限元軟件中。③建立軌道路基模型，編寫子程序DLOAD施加列車荷載，通過軌道板和基床表層頂面應力時程的對比，驗證本文所建模型的可靠性。提取軌道結構的等效應力和加速度時程，發(fā)現(xiàn)在支撐層頂面轉向架的兩個輪對疊加效應顯著，不存在單一輪載的峰值。得到了軌道板和混凝土支撐層應力的橫向分布規(guī)律。④提取了路基結構的等效應力時程、豎向位移時程和軌道路基各結構層的加速度時程。發(fā)現(xiàn)深度越大，響應的橫向分布越均勻，動力響應

4、峰值越不明顯。通過分析橫向與豎向的分布和衰減規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在基床表層及基床底層頂面，動應力在支撐層邊緣下方取得最大值，支撐層邊緣處動應力豎向的衰減主要在基床內(nèi)，且基床表層與基床底層對動應力的擴散能力存在很大差異，前者明顯優(yōu)于后者。在距路基表面1.17m深度處，位移衰減了一半。豎向位移基本由路基變形產(chǎn)生，基床表層的單位深度位移量最大。在支撐層范圍內(nèi)豎向位移基本對稱于軌道中心線，橫向分布差異較小，內(nèi)測略大于外側，基床表層表面的橫向分布較基床底層

5、表面的橫向分布更加均勻，路基各結構層均在軌道中心線處取得最大值，在支撐層范圍外，位移急速減小。在基床表層和基床底層表面，鋼軌正下方的加速度略大于軌道中心線下方，差值很小。在路基本體頂面，軌道中心線處的加速度最大。在支撐層范圍外，路基中加速度沿橫向快速衰減。此外，隨著深度加深，振動存在滯后性，且振動衰減的快慢與動應力衰減的情況相似。⑤分析了兩種軌道平順狀態(tài)下速度大小對結果的影響。發(fā)現(xiàn)不論是否考慮軌道不平順，列車速度的增加會導致動力響應增大