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高速铁路不同类型基床力学性能对比分析
| 论文题名： | 高速铁路不同类型基床力学性能对比分析 |
| 关键词： | 高铁铁路;路基设计;基床表层;力学性能;比较分析 |
| 摘要： | 路基设计是高速铁路设计中一项重要的内容，基床表层是路基结构中重要的组成部分，在现有的《高速铁路设计规范(试行)》(TB10020-2009)中，采用级配碎石作为基床表层材料。为了提高高铁路基的力学性能，本文参照公路基层材料的使用经验，将沥青稳定碎石和水泥稳定碎石引入高铁路基基床表层，建立不同类型的强化基床表层结构组合，并对此进行了力学性能的比较分析。 本文首先介绍了高铁基床的结构形式及材料性能。总结了沥青稳定碎石和水泥稳定碎石在道路上应用的力学性能特征及经济性，说明两者在高铁基床中的应用具有一定的可行性。提出两种强化基床表层的结构设计方案，方案一：基床表层上部为10cm沥青稳定碎石，下部为30cm级配碎石；方案二：基床表层上部为20cm水泥稳定碎石，下部为20cm级配碎石。 介绍高铁基床的设计原理并采用ANSYS有限元软件建立高速铁路无砟轨道平面应变模型，对级配碎石、沥青稳定碎石和水泥稳定碎石三种方案的路基结构进行静力和动力的力学性能对比分析。 在静力分析中，研究了三种路基结构的抗变形能力以及抗裂性能差异。对比了基床表层、基床底层、路堤填土层和地基层的位移以及基床表层的主拉应力，结果发现水泥稳定碎石在各层的位移量均最小，沥青稳定碎石次之，级配碎石基床最大，说明水泥稳定碎石基床的抗变形能力优于沥青稳定碎石基床，而沥青稳定碎石基床优于级配碎石基床。相反，主拉应力的分析结果表明沥青稳定碎石基床的抗裂性能优于水泥稳定碎石基床。 在动力分析中，从时程位移、振动加速度以及动应力三方面对三种路基结构的基床表层、基床底层、路堤填土层及地基层进行了研究。时程位移的分析结果与静力分析结果一致；振动加速度的分析表明水泥稳定碎石基床产生的振动加速度最小，沥青稳定碎石基床次之，级配碎石基床最大；动应力的分析表明水泥稳定碎石基床的动应力最小，沥青稳定碎石基床略大于水泥稳定碎石基床，前两者远小于级配碎石基床。通过分析不同速度下三种基床路基面的动应力变化趋势，说明了随着速度的增加，动应力并非呈线性增长，而是逐渐趋于平缓，其中水泥稳定碎石基床增长斜率最小。 |
| 作者： | 何娟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 黄立葵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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