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原文传递地震作用下CRTS Ⅱ型无砟轨道板的响应及优化

论文题名：	地震作用下CRTS Ⅱ型无砟轨道板的响应及优化
关键词：	高速铁路;板式无砟轨道;地震响应;时程分析
摘要：	我国高速铁路的总里程已超过2.2万公里，且同时位于大陆最活跃的地震区中。通过对比高速铁路规划网和国内地震带分布可知，高速铁路不可避免地会通过地震多发区。无砟轨道板在受到强烈的地震荷载冲击时，容易造成轨道板严重受损，并直接影响列车的安全运营。本文采用时程分析法，从时域和频域的角度分析CRTSⅡ型板式无砟轨道的地震响应，并对轨道结构隔震提出优化方案。本文主要内容如下: 　　1.总结分析结构地震反应计算方法，对比分析静力分析法、反应谱法、时程分析法之间的差异，最终确定采用时程分析法作为研究方法。根据时程分析方法，结合轨道结构振动方程，推导出无砟轨道地震响应时程方程，并给出轨道结构地震传递率函数。　　2.选取京津城际为主要研究对象，并根据场地类型选取记录的天津地震波作为地震激励。通过频谱分析得出，该地震波为低频振动，振动的峰值频率主要集中在0～40Hz之间。水平地震波的峰值频率主要在1.093Hz、1.77Hz、3.489Hz附近;垂向地震波的峰值频率主要在3.49Hz、9.13Hz、20.38Hz、31.51Hz附近。　　3.建立桥梁-轨道耦合分析模型，并对轨道结构进行模态分析。根据计算可知，桥上CRTSⅡ型轨道结构的前十阶固有频率与地震波的峰值频率相一致，并且结构的振型主要表现为轨道结构的横向变形。　　4.将地震波输入到桥梁-轨道模型中，计算得到轨道结构在地震作用下的时程响应以及轨道结构的受力变形。根据计算得出，在地震作用下，轨道结构主要发生横向振动及横向弯曲变形，并且轨道板受到的拉应力超过混凝土材料的抗拉强度，导致轨道板破坏。此外，在地震作用下，轨道板的地震传递率值大于1，表明桥上Ⅱ型板式无砟轨道不具备隔震的能力。　　5.计算分析轨道结构参数（CA砂浆弹性模量和桥梁墩台支撑刚度）对无砟轨道结构地震响应的影响。结果表明，当增大CA砂浆弹性模量时，钢轨横向振动加速度有明显的减小，而垂向振动加速度及纵向振动加速度呈现明显的上升趋势;当增大桥梁墩台支承刚度时，钢轨及轨道板加速度都呈现出增大的趋势。　　6.根据建筑结构的抗震设计方法，并结合橡胶浮置板轨道及轨下垫板等轨道结构的减振隔震的思路，对轨道板进行抗震优化。时域及频域分析结果表明，隔震轨道结构能够避开天津地震波的峰值频率，避免轨道共振被激发。　　7.建立车辆-轨道-桥梁分析模型，计算分析地震作用下车辆及轨道的响应。结果表明，在地震作用下，车辆垂横向振动、钢轨及轨道板振动、轮轨垂横向力、脱轨系数、轮重减载率（接近限值0.6）等指标都较无地震作用下时有明显的提高，并对轨道结构的高频振动有更显著的影响。此外，在地震作用下，随着车辆速度增加，车辆垂横向振动、钢轨及轨道板振动、轮轨垂横向力、脱轨系数、轮重减载率都呈现出增大的趋势。当速度超过200km/h时，各个指标增长的趋势更加明显。
作者：	吴思行
专业：	道路与铁道工程
导师：	肖宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文