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原文传递城市轨道交通不同地铁轨道结构动力特性研究

论文题名：	城市轨道交通不同地铁轨道结构动力特性研究
关键词：	城市轨道交通;轨道结构;动力特性;性能评价;减振参数
摘要：	在促进城市化发展的过程中，为解决日益严重的城市公共交通问题，我国开始大力发展以地铁为主要结构型式的城市轨道交通。随着地铁的不断建设，由地铁运行所产生的振动及噪声问题逐渐被人们所重视，减振隔振轨道结构的不断研究发展使得地铁轨道结构存在多样化。本文根据地铁轨道减振类型的不同，基于 ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件，对地铁中不同减振类型的轨道结构分别建立车辆—轨道耦合系统垂向动力模型，以轨道结构动力特性作为研究对象进行相关对比分析。本文主要工作和研究内容如下：　　（1）在车辆—轨道结构系统耦合动力学理论的基础上，根据对车辆系统和轨道结构系统的合理简化和假定，基于 ANSYS/LS-DYNA有限元分析，分别建立普通道床、减振器扣件轨道、梯形轨枕和钢弹簧浮置板四种不同减振类型轨道结构的车辆—轨道耦合系统垂向动力有限元分析模型；根据非线性 H erz弹簧接触理论等效处理轮轨间垂向接触作用力，轨道不平顺选取美国五级谱高低不平顺作为输入激扰进行相关计算。　　（2）根据所建立的有限元分析模型，在行车速度80km/h，扣件刚度50000N/mm，扣件支承间距0.625m条件下，计算四种轨道结构的动力特性并做对比分析，在地铁运行过程中，轨道结构均随着车辆的接近和远离呈现振荡变化，轨道结构减振措施增加，轨道结构动力响应的幅值除位移指标随着轨道结构弹性的增大而增大外，加速度、力均相比于普通道床轨道结构变小。　　（3）通过车体加速度、轮轨相互作用力、轮重减载率对地铁不同轨道结构的平稳性和安全性进行动态性能评价，从振动加速度级和三分之一倍频程对减振效果进行评价。车体加速度、轮轨相互作用力、轮重减载率主要受车辆轴重和轨道不平顺的影响，四种轨道结构相差不大，均在规范要求的允许范围内；减振效果根据减振程度的不同而变化，从小到大依次为普通道床、减振器轨道、梯形轨枕和钢弹簧浮置板。　　（4）分析了轨道参数的影响，从不同车速、扣件刚度、扣件阻尼、扣件间距计算出轨道结构的动力响应，得到不同参数对四种轨道结构的影响，随着车速的增大，轨道结构各项指标均呈现增加趋势，扣件刚度的变化对钢轨加速度和位移有着明显的影响，刚度不宜过大，过大则使得钢轨位移减小，使得轮轨严重磨损，过小则动位移加剧，会大大降低扣件寿命；阻尼的增大能够有效地对钢轨加速度进行“削峰”，使其幅值显著减小，扣件间距的变化导致轨下刚度发生变化，扣件间距不宜过大，应保持在合理的范围之内；枕下刚度、钢弹簧刚度的增大能有效减小梯形轨枕、钢弹簧浮置板的垂向位移，但位移差的增大，会严重降低扣件寿命。　　通过本文的分析研究，可对地铁建设中轨道结构型式的选取提供相应的参考价值，应遵循因地制宜，经济合理的原则，选取适合且满足要求的地铁轨道结构型式。
作者：	李太平
专业：	道路与铁道工程
导师：	刘永孝
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