高速鐵路路基動(dòng)力特性及列車(chē)循環(huán)荷載作用下變形性質(zhì)研究.pdf

1、高速鐵路對(duì)路基工后沉降提出了十分嚴(yán)格的要求，同時(shí)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的有砟軌道結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)的變化必然導(dǎo)致路基動(dòng)力和變形特性發(fā)生變化。路基動(dòng)力特性和累積塑性變形已經(jīng)成為高速鐵路路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮的主要問(wèn)題。本文在總結(jié)和吸收前人研究基礎(chǔ)上，建立了路基動(dòng)力瞬態(tài)反應(yīng)的分析方法。通過(guò)數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析對(duì)高速鐵路路基的動(dòng)力特性和變形特性進(jìn)行了研究，主要成果如下： 1．概述了人工邊界、列車(chē)荷載作用下路基動(dòng)力特性和分析方法、累

2、積塑性變形及無(wú)砟軌道技術(shù)的研究進(jìn)展。 2．基于三維一致粘彈性人工邊界，提出了適合于鐵路路基這一狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的多源一致粘彈性人工邊界，通過(guò)編制用戶(hù)單元子程序VUEL實(shí)現(xiàn)了在ABAQUS軟件中的應(yīng)用，通過(guò)算例驗(yàn)證了多源一致粘彈性人工邊界的合理性。該邊界的引入，對(duì)縮小計(jì)算模型、縮短計(jì)算時(shí)間和提高計(jì)算精度提供了解決方案，使得高速鐵路路基動(dòng)力特性的實(shí)現(xiàn)變得簡(jiǎn)單和方便，在個(gè)人電腦上即可方便地進(jìn)行三維動(dòng)力分析。為建立穩(wěn)定、高效的軌道/路基有限元模

3、型奠定基礎(chǔ)。 3．建立了有砟軌道、雙塊式和板式無(wú)砟軌道/路基動(dòng)力系統(tǒng)有限元模型，充分考慮列車(chē)荷載、輪軌接觸關(guān)系、軌道不平順和土質(zhì)路基非線(xiàn)性特性，引入多源一致粘彈性人工邊界作為邊界條件，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了在ABAQUS軟件中的路基動(dòng)力特性分析，計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比表明，本文建立的模型和求解方法能較好地反映路基動(dòng)力特性，計(jì)算結(jié)果基本符合實(shí)際情況。 4．對(duì)高速鐵路有砟軌道路基的動(dòng)力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)比分析動(dòng)車(chē)組和貨車(chē)荷載以不

4、同車(chē)速通過(guò)時(shí)路基動(dòng)態(tài)響應(yīng)的空間和平面特性。 5．對(duì)高速鐵路雙塊式和板式無(wú)砟軌道路基的動(dòng)力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)比分析了動(dòng)車(chē)組荷載以不同車(chē)速通過(guò)時(shí)兩種結(jié)構(gòu)路基動(dòng)態(tài)響應(yīng)的空間和平面特性，并比較了有砟軌道、雙塊式和板式無(wú)砟軌道路基的異同。同時(shí)，提出了埋入路基式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)形式的設(shè)想，從剪應(yīng)力角度分析該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。為進(jìn)一步完善和發(fā)展高速鐵路路基設(shè)計(jì)提供參考。 6．通過(guò)膠濟(jì)線(xiàn)有砟軌道和國(guó)家軌道試驗(yàn)基地?zé)o砟軌道的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)，實(shí)