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板式无砟轨道温度场特性及效应研究
| 论文题名： | 板式无砟轨道温度场特性及效应研究 |
| 关键词： | 无砟轨道;温度分布;温度梯度;荷载效应;有限元分析;高速铁路 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的快速稳步发展，无砟轨道以其结构稳定性好、耐久性强、养护维修工作量小和寿命长等突出特点在我国得到广泛应用。温度对轨道结构影响较大，逐渐成为无砟轨道的主要设计和施工荷载之一。近年来受温度荷载的影响，轨道结构病害频发，养护维修工作量加大，因此需要找到温度在无砟轨道内部的分布规律并研究温度荷载对轨道结构的影响。本文基于热传导原理，对板式无砟轨道温度场特性及荷载效应进行研究，主要研究工作如下: 1.在北京交通大学轨道试验平台建造板式无砟轨道实尺模型进行温度场监测试验，并与现场温度监测数据进行对比以验证监测数据的有效性。监测数据显示，无砟轨道温度场以天为单位呈周期性变化;日温度变化幅度和变化速率从轨道板表层向内部依次递减，轨道结构垂向温度分布为非线性，越靠近轨道板板表温度梯度越大;横向上阴阳面温度分布存在明显差异。 2.基于热传导原理，通过有限元分析软件建立CRTSⅠ和CRTSⅡ型板式无砟轨道温度传递模型，以监测数据对模型验证，进一步对无砟轨道温度场分布规律和温度传递特性进行理论分析。经研究，无砟轨道温度荷载包括循环的整体温度荷载和非线性温度梯度荷载;轨道板横向距板边0.3m处温度梯度非线性特征明显，其数值相对垂向温度梯度较小，在严寒或高温地区可适当增加板厚以减小垂向温度梯度影响。 3.基于热传导原理建立了CRTSⅠ型和CRTSⅡ型板式无砟轨道温度变形模型，结合实测和仿真得到的温度荷载组合形式，研究板式无砟轨道温度荷载效应。可知温度梯度是“袋装法”施工的Ⅰ型板式无砟轨道轨道板和砂浆层往复脱空位移产生的主要原因之一;温度梯度和整体升温是Ⅱ型板式无砟轨道砂浆层破坏和离缝的主要原因，并且宽窄接缝受该荷载的影响也较大。 4.对温度分布线型的比较发现:进行规律性分析时折线型温度分布可代替非线性温度分布以提高效率，进行结构设计时可采用线性温度分布。在桥隧过渡段模型和轨道平顺性分析模型中均加载线性温度分布荷载进行计算分析，研究发现桥隧过渡段温度缓冲区和隧道口受整体升温和垂纵向温度梯度影响受力变形较大，温度缓冲区和大端刺区轨道平顺性状态较差，应成为养护维修关注的重点。 |
| 作者： | 尤明熙 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 高亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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