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高速铁路无砟轨道—路基系统振动特性及影响因素研究
| 论文题名： | 高速铁路无砟轨道—路基系统振动特性及影响因素研究 |
| 关键词： | 高速铁路;无砟轨道;路基系统;振动特性;数值模拟 |
| 摘要： | 近些年来，随着中国经济的飞速发展，国内铁路有限的运输能力与庞大的客货运输需求之间不可避免地产生了巨大的鸿沟，此种情况就使得国内铁路不得不在短时间内实现快速增长，包括运营里程的增加以及运行速度的提高。这直接导致了既有线路的六次大提速以及国内高速铁路建设的蓬勃发展，无砟轨道的结构形式已经成为了新的发展方向。高速铁路由于采用了无砟轨道系统，带来了巨大的经济效益和极快的速度，但是列车荷载对钢轨-路基的动力效应愈来愈显著，严重时将会危及运行的安全。由于无砟轨道跟传统的轨道模式有许多不同，国内基本上都是暂借国外的理论成果，导致相关理论研究还是处于起步阶段，现场实验研究更是少之又少，所以对高速铁路无砟轨道-路基系统的垂向振动特性进行细致地研究已经刻不容缓，具有极强的现实意义。 本文在大量总结和吸收前人研究成果的基础上，从理论研究、数值模拟、有限元模拟等三方面对列车-无砟轨道-路基系统的动力响应进行了研究，主要研究结果如下: (1)在阅读研究大量文献的基础上，较为全面地总结了国内外无砟轨道结构类型以及特点，详细地阐明了轨道路基动力响应的研究历史，并对研究现状进行了回顾与总结。 (2)用有限单元法与移动单元法建立了列车-无砟轨道-路基系统垂向耦合模型，大大简化了系统的动力学模型，提高了计算效率。 (3)使用MATLAB软件将列车-无砟轨道-路基系统垂向耦合模型程序化，通过改变程序中的某些参数就能够达到模拟现实某种工况的仿真计算的目的。本文主要分析了两种工况，一是不同列车速度下列车-无砟轨道-路基系统的动力响应情况，二是不同轨道结构参数下，列车-无砟轨道-路基系统的动力响应情况。通过改变模型相关参数，研究了系统中各部分参数对列车-无砟轨道-路基系统结构动力特性的影响。 (4)基于ANSYS有限元软件在土质路基上建立了完整的无砟轨道-路基三维空间有限元模型，对无砟轨道-路基系统进行了动力响应分析，分别对行车速度、路基结构参数、轨道的不平顺等三个因素对系统动力响应的影响进行了较为详细的分析，计算结果表明:行车速度、钢轨的不平顺性对各个结构层的动力响应影响明显，而路基结构参数对各个结构层的动力响应影响不大。 (5)将本文所建立的列车-无砟轨道-路基系统垂向耦合模型、三维空间模型、参考文献模型等三者的计算结果进行了对比分析，验证了模型的正确性。 |
| 作者： | 陈腾飞 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 魏红卫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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