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原文传递高速铁路无砟轨道基础结构的动力响应分析

论文题名：	高速铁路无砟轨道基础结构的动力响应分析
关键词：	高速铁路;无砟轨道;列车荷载;线路动力学
摘要：	近年，高速铁路的建设速度越来越快，其成果颇具规模。高铁的建设还在不断的继续。据推测，至2015年末，运营里程将达到1.8万公里。基本建成以高速铁路为核心的快速铁路网，总里程超过4万公里。目前，高铁建设广泛采用无砟轨道形式，对于这种新型轨道结构，其动力性能及传力特点与传统轨道形式有很大的不同。本文以高速铁路建设中广泛采用的CRTSⅡ型板式无砟轨道为例，通过建立三维实体有限元模型，进行动力分析。　　本研究主要内容包括：①论述了高速铁路在我国的发展以及未来的规划，分析了无砟轨道在高铁建设中的应用历程及其重要性，概述了高速铁路路基动力响应问题的研究背景和现状。②分析了高速铁路路基结构的分类和特点，搜集了基床表层顶面动应力的实测值和相关研究资料，对比发现采用无砟轨道时路基顶面的动应力远小于有砟轨道，但采用无砟轨道会使列车荷载的动力作用传播的更广，即动力作用衰减较慢。分析了列车荷载的相关研究，采用一种简化的轮轨力组合的形式来模拟列车荷载。用Fortran语言编写子程序，从而成功的将随时间变化的移动荷载施加在有限元软件中。③建立轨道路基模型，编写子程序DLOAD施加列车荷载，通过轨道板和基床表层顶面应力时程的对比，验证本文所建模型的可靠性。提取轨道结构的等效应力和加速度时程，发现在支撑层顶面转向架的两个轮对叠加效应显著，不存在单一轮载的峰值。得到了轨道板和混凝土支撑层应力的横向分布规律。④提取了路基结构的等效应力时程、竖向位移时程和轨道路基各结构层的加速度时程。发现深度越大，响应的横向分布越均匀，动力响应峰值越不明显。通过分析横向与竖向的分布和衰减规律，发现在基床表层及基床底层顶面，动应力在支撑层边缘下方取得最大值，支撑层边缘处动应力竖向的衰减主要在基床内，且基床表层与基床底层对动应力的扩散能力存在很大差异，前者明显优于后者。在距路基表面1.17m深度处，位移衰减了一半。竖向位移基本由路基变形产生，基床表层的单位深度位移量最大。在支撑层范围内竖向位移基本对称于轨道中心线，横向分布差异较小，内测略大于外侧，基床表层表面的横向分布较基床底层表面的横向分布更加均匀，路基各结构层均在轨道中心线处取得最大值，在支撑层范围外，位移急速减小。在基床表层和基床底层表面，钢轨正下方的加速度略大于轨道中心线下方，差值很小。在路基本体顶面，轨道中心线处的加速度最大。在支撑层范围外，路基中加速度沿横向快速衰减。此外，随着深度加深，振动存在滞后性，且振动衰减的快慢与动应力衰减的情况相似。⑤分析了两种轨道平顺状态下速度大小对结果的影响。发现不论是否考虑轨道不平顺，列车速度的增加会导致动力响应增大，各项响应的增大幅度存在较大差异。加速度与动应力的增加最为显著。而轨道的不平顺使速度对动应力、加速度的放大作用更加明显，对竖向位移的影响非常小。⑥在动力响应分析的过程中，根据分析结果，针对动力响应较为不利的情况，提出了一些工程建设上的建议。
作者：	陈丽英
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	肖盛燮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文