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原文传递复杂温度条件下CRTSⅢ型板式无砟轨道受力与变形特性研究

论文题名：	复杂温度条件下CRTSⅢ型板式无砟轨道受力与变形特性研究
关键词：	无砟轨道;受力变形特性;损伤特性;复杂温度
摘要：	中国幅员辽阔，高速铁路纵横南北，穿过地区气候多种多样，无砟轨道服役环境温度复杂多变。高铁规模化运营近十年，已表现出无砟轨道力学特性与温度作用关系的复杂性。CRTSⅢ型板式无砟轨道作为中国研发的新型无砟轨道结构形式，综合了多种无砟轨道结构优势，现已广泛应用于国内多条高速铁路，面临着多种温度环境的考验。因此，针对目前CRTSⅢ型板式无砟轨道运营现状，考虑复杂温度的影响开展无砟轨道结构温度效应研究，探讨CRTSⅢ型板式无砟轨道的受力变形特性及损伤发展演变规律，具有重要的理论意义和工程价值。　　本文基于混凝土损伤塑性理论和有限元分析方法，建立CRTSⅢ型板式无砟轨道线弹性本构模型和损伤塑性本构模型，应用多种温度荷载模拟实际复杂温度环境，分析无砟轨道的受力变形行为及损伤特性，主要研究工作及成果如下: 　　(1)基于混凝土本构关系及混凝土损伤塑性理论，推导无砟轨道各部件混凝土材料模型参数;基于有限元分析软件，建立CRTSⅢ型板式无砟轨道弹塑性静力分析模型;确定整体温度、温度梯度和极端高温等温度荷载，并考虑与列车荷载的耦合作用;建立无砟轨道热应力分析模型，结合现场实测温度数据，确定应用于无砟轨道热应力分析模型的实测温度荷载。　　(2)基于无砟轨道线弹性模型和损伤塑性模型，分析了轨道板、自密实混凝土和底座板的受力变形特性。整体温度荷载作用下，底座板凹槽处受力较大;正温度梯度达到40℃/m时自密实混凝土板角受拉产生裂纹。实测温度荷载易引起自密实混凝土板角和板边产生开裂。列车荷载耦合作用下，荷载作用位置周边易产生应力集中，轨道结构受力变形整体增大;整体升温达到50℃和正温度梯度达到100℃/m时，轨道板开始产生裂纹。　　(3)基于无砟轨道损伤塑性模型，分析了无砟轨道损伤特性。正温度梯度达到40℃/m和80℃/m时，自密实混凝土板角及凸台处开始出现损伤。实测温度荷载作用下，自密实混凝土板角和板边出现损伤。列车荷载耦合作用下，轨道板列车荷载作用位置易产生损伤;与正温度梯度相比，负温度梯度与列车荷载耦合使无砟轨道的损伤程度更为严重，损伤分布相对集中。　　(4)结合CRTSⅢ型板式无砟轨道现场调研及理论分析结果，以底座板凹槽处弹性垫层失效及自密实混凝土收缩为初始损伤条件，分析CRTSⅢ型板式无砟轨道受力特性及损伤变化。弹性垫层失效条件下，底座板开始出现损伤;自密实混凝土收缩引起自密实混凝土损伤加剧，部分位置达到完全破坏。并探讨涂层材料在减小无砟轨道温度效应方面的作用，计算结果表明，涂抹涂层材料能够有效减小无砟轨道温度力，延缓损伤发生时间，降低损伤程度。
作者：	谭希
专业：	道路与铁道工程
导师：	蔡小培
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