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兰州黄土地区双块式无砟轨道的动力分析
| 论文题名： | 兰州黄土地区双块式无砟轨道的动力分析 |
| 关键词： | 列车动荷载;双块式无砟轨道;黄土地基;动力响应;有限元模型 |
| 摘要： | 随着高速铁路的发展，列车速度越来越快，对轨道结构及其周围土体、建筑物影响越来越大。尤其是黄土地区近几年修建了无砟轨道，开通了动车组。如郑西客专、兰新二线，还有正在修建的宝兰线。而黄土作为一种特殊土，其结构疏松，孔隙大，对水的敏感性比较强。当黄土作为铁路地基时，研究列车荷载作用下轨道-路基-地基系统的动力特性显得尤为重要。尤其是存在黄土地基时，对轨道-路基系统振动的影响。 以车辆-轨道耦合动力学为基础，建立车辆-双块式无砟轨道的动力学模型。利用Matlab编程求出作用于道床板上扣压点的扣件荷载。对扣件荷载进行频谱分析，表明扣件荷载主要集中在低频，随着速度的增大频率成分逐渐向高频移动。 利用 ANSYS建立双块式无砟轨道-路基-黄土地基有限元模型。然后把扣件荷载作为激励输入到模型中。对道床板的振动响应进行分析，表明加速度比位移的高频成分多，位移主要是以低频为主。同时也进行了黄土地基振动响应分析，表明频率的分布规律基本不变。对道床板和黄土地基的振动响应进行对比分析，表明路基结构起到低通滤波器的作用。 对比分析了不同列车速度下轨道-路基-黄土地基的动力响应和衰减规律，表明相对于加速度，位移对车速的改变不敏感。地面土体的位移和加速度都随着速度的增大而增大，位移和加速度的衰减在深度和轨道横向都是先快后慢。轨道竖向动应力在基床表层衰减最快，在横向支承层边缘有应力集中现象。分析了基床表层动力响应随弹性模量的变化，结果表明随弹性模量的增大，其表面的加速度和位移都在减小。 本文取兰州黄土，分析了黄土地基中的振动响应，表明振动在黄土中的衰减随着深度增加中高频成分减小很多。同时对考虑黄土地基和不考虑黄土地基进行对比分析，结果表明黄土地基对轨道竖向位移的贡献很大，对加速度影响不大。分析了当黄土地基的含水率不同时轨道-路基-地基的振动衰减规律，表明随着黄土含水率的增加，地面竖向动位移的最大值都在增大，加速度改变不明显。 分析匀质黄土在移动荷载作用下的动力响应，发现规律和软土一样。当不考虑黄土阻尼时，在在接近Rayleigh波速时产生共振。当考虑阻尼时，黄土的竖向位移随列车速度的增大而减小，加速度随列车速度的增大而增大。 |
| 作者： | 全健健 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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