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纵连式无砟轨道高温稳定性模型试验研究
| 论文题名： | 纵连式无砟轨道高温稳定性模型试验研究 |
| 关键词： | 高速铁路;无砟轨道;极端气候;垂向稳定性;模型试验 |
| 摘要： | 随着高速铁路运输的快速发展，无砟轨道在服役过程中的各种问题逐渐显现出来，其中比较突出的是极端气候下无砟轨道的伤损。极端气候往往会使无砟轨道突然承受超出设计范围的温度荷载，造成轨道伤损的突然产生或发展，严重影响高速行车。本文针对极端高温气候下无砟轨道典型病害-纵连轨道上拱，结合现场调查，运用相似理论设计并制作相似模型，通过理论计算、模态试验、模型升温试验分析研究了高温对纵连轨道垂向稳定性的影响。 首先，结合现场调研资料和现有关于纵连式轨道稳定性的研究，通过相似理论确定高温下纵连式轨道垂向稳定性模型试验方案，制作了带裂纹、板底全脱空的纵连轨道模型。 其次，针对升温试验中轨道板产生的纵向位移，通过模型试验和理论计算，研究模型表面产生横向裂纹以及模型端部伸长对升温试验结果的影响。研究表明:裂纹对纵连轨道所受纵向温度力影响较大，升温试验前应通过施加端部力使裂纹完全闭合;板底受摩阻力时端部伸缩对试验结果影响不大，板底受黏结阻力时，端部伸长会损失较大的升温值。 然后，通过锤击试验测试模型轨道板的模态，分析轨道板一阶固有频率和振型的变化。结果表明:轨道板的一阶固有频率随着端部力的增加而减小。经推断，当端部压力为1240kN即升温179℃时轨道板达到垂向失稳的临界状态，该升温幅值远大于实际可能出现的升温值，轨道板发生垂向失稳的可能性非常小。端部加力后轨道板一阶振型由1个波峰变成3个波峰，分析可知裂纹会影响轨道板的一阶振型，即轨道板的整体上拱波形。 最后，进行模型升温试验，研究高温对纵连轨道垂向稳定性的影响。结果表明:裂纹会明显影响轨道板受压后的变形线型。模型轨道板的上拱弦长约为3m，原型轨道板上拱弦长约为15m。加热钢板温度过高会使得轨道板垂向温度梯度过大。建议在升温时加热钢板温度与轨道板表面温度之差控制在30℃左右，最大不超高50℃。带裂纹的纵连式轨道的上拱变形，实质上是由温度荷载和裂纹共同作用下的变形。 |
| 作者： | 全毅 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘学毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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