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Numerical Analysis on Serviceability of Railway Embankment Affected by Rainfall Infiltration and Dynamic Train Loads
| 论文题名： | Numerical Analysis on Serviceability of Railway Embankment Affected by Rainfall Infiltration and Dynamic Train Loads |
| 关键词： | 铁路路基;降雨入渗;行车荷载;服役性能;有限元分析 |
| 摘要： | 铁路路堤的服役性能对乘客的行车安全和舒适性至关重要。其中，路基的几何特征要严格控制，避免发生过度变形。在实际工程中，对上部结构、下部结构和地基组成的整个轨道系统，受列车准静态和动力荷载的影响，需要进行合理的评估。不考虑行车荷载影响，降雨入渗影响路基刚度、土体强度和导致土体含水量变化。很明显，降雨入渗显著影响超孔静隙水压力，导致土体强度下降和沉降发展。因此，评价降雨入渗过程中孔隙水压力和边坡稳定性的演变具有重要意义。 本论文的主要目的是确定孔隙水压力的分布、降雨入渗下路基边坡的稳定性和具有一定传递频率的列车动荷载引起的变形行为，以期为设计和维护路基提出一些有价值的建议。对于降雨入渗，分析了降雨强度对非饱和土变形行为的影响，并分别运用耦合和非耦合的流变模型进行了三维数值分析。为了评估行车荷载效应，轨道路基系统轨枕，镇流器，路堤，和10结点离散实体单元组成。代表无限长边界条件的无限元用来吸收列车通过边界处引起的振动波。负载直接施加在铁轨上模拟列车的实际移动荷载。动态响应系统考虑列车速度和荷载的影响。此外，考虑了材料参数的退化，特别是镇流器模量的退化，以便详细说明加强碎石、路堤和地面以减轻系统振动的有效性。 在这项研究中，运用PLAXIS3D分别分析了在考虑降雨入渗和行车荷载情况下，铁路路基的变形和稳定性。主要工作是利用有限元分析列车诱发的振动，这是轨道-路堤-地面系统振动由于移动列车。主要研究内容及相应的结论如下。 (1)分析了降雨入渗对铁路路基孔隙水压分布的影响。结果表明，不考虑土坡饱和透水性的情况下，靠近土坡表面，在降雨入渗期间孔隙水压力增加或吸力减小。此外，孔隙水压力的产生主要受降雨强度与土壤饱和渗透性的控制 (2)轨道系统的振动和挠度的影响减小到轨道中心的距离 (3)镇流器的模量有可能受行车荷载和服役时间的影响，这有可能进一步缩短铁路路基的服务寿命，降低了旅客的舒适度和安全感。研究发现，增加上覆路堤镇流器的刚度可以降低振动水平。并认识到，利用高刚度镇流器或在轨道下安装混凝土板有利于缓解振动。轴重对系统振动的影响明显低于列车速度 (4)随着时间的推移，压载模量的衰减会影响轨道几何上的差分沉降发展。 |
| 作者： | APONIUS TRASEAS |
| 专业： | GEOTECHNICAL ENGINEERING |
| 导师： | CHEN XI |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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