高速鐵路無(wú)砟軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、近年，高速鐵路的建設(shè)速度越來(lái)越快，其成果頗具規(guī)模。高鐵的建設(shè)還在不斷的繼續(xù)。據(jù)推測(cè)，至2015年末，運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到1.8萬(wàn)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(guò)4萬(wàn)公里。目前，高鐵建設(shè)廣泛采用無(wú)砟軌道形式，對(duì)于這種新型軌道結(jié)構(gòu)，其動(dòng)力性能及傳力特點(diǎn)與傳統(tǒng)軌道形式有很大的不同。本文以高速鐵路建設(shè)中廣泛采用的CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道為例，通過(guò)建立三維實(shí)體有限元模型，進(jìn)行動(dòng)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(guó)的發(fā)展以及未來(lái)的規(guī)劃，分析了無(wú)砟軌道在高鐵建設(shè)中的應(yīng)用歷程及其重要性，概述了高速鐵路路基動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題的研究背景和現(xiàn)狀。②分析了高速鐵路路基結(jié)構(gòu)的分類(lèi)和特點(diǎn)，搜集了基床表層頂面動(dòng)應(yīng)力的實(shí)測(cè)值和相關(guān)研究資料，對(duì)比發(fā)現(xiàn)采用無(wú)砟軌道時(shí)路基頂面的動(dòng)應(yīng)力遠(yuǎn)小于有砟軌道，但采用無(wú)砟軌道會(huì)使列車(chē)荷載的動(dòng)力作用傳播的更廣，即動(dòng)力作用衰減較慢。分析了列車(chē)荷載的相關(guān)研究，采用一種簡(jiǎn)化的輪軌力組合的形式來(lái)模擬列車(chē)荷載。用Fortran語(yǔ)言編寫(xiě)子程序，從

3、而成功的將隨時(shí)間變化的移動(dòng)荷載施加在有限元軟件中。③建立軌道路基模型，編寫(xiě)子程序DLOAD施加列車(chē)荷載，通過(guò)軌道板和基床表層頂面應(yīng)力時(shí)程的對(duì)比，驗(yàn)證本文所建模型的可靠性。提取軌道結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力和加速度時(shí)程，發(fā)現(xiàn)在支撐層頂面轉(zhuǎn)向架的兩個(gè)輪對(duì)疊加效應(yīng)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(yīng)力的橫向分布規(guī)律。④提取了路基結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力時(shí)程、豎向位移時(shí)程和軌道路基各結(jié)構(gòu)層的加速度時(shí)程。發(fā)現(xiàn)深度越大，響應(yīng)的橫向分布越均勻，動(dòng)力響應(yīng)

4、峰值越不明顯。通過(guò)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(dòng)應(yīng)力在支撐層邊緣下方取得最大值，支撐層邊緣處動(dòng)應(yīng)力豎向的衰減主要在基床內(nèi)，且基床表層與基床底層對(duì)動(dòng)應(yīng)力的擴(kuò)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(duì)稱(chēng)于軌道中心線，橫向分布差異較小，內(nèi)測(cè)略大于外側(cè)，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(jié)構(gòu)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(dòng)存在滯后性，且振動(dòng)衰減的快慢與動(dòng)應(yīng)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(duì)結(jié)果的影響。發(fā)現(xiàn)不論是否考慮軌道不平順，列車(chē)速度的增加會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力響應(yīng)增大