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CRTSⅡ型板式轨道CA砂浆层损伤识别研究
| 论文题名： | CRTSⅡ型板式轨道CA砂浆层损伤识别研究 |
| 关键词： | 高速铁路;板式无砟轨道;水泥乳化沥青砂浆层;损伤识别 |
| 摘要： | CRTS（China Railway Track System）II型板式无砟轨道作为我国应用最广泛的高速铁路轨道之一，长期在复杂环境影响及高速列车的荷载作用下，可能会产生各类位置不同，形式不一，程度不等的损伤。随着损伤的不断累积，将可能严重危害列车的行驶安全。在众多形式的损伤中，以水泥乳化沥青（CA）砂浆层出现的损伤最应引起重视。目前对于CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆层损伤检测的方法，或是由于检测时间过长，无法满足在窗口期内快速高效进行普查的需求，或是由于对检测仪器要求过高，而现有技术无法实现等原因，无法在实际工程中得到大规模的应用。本文用有限元法模拟实际工程中损伤检测的过程。基于应力波法对CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆层出现的损伤进行了分析、识别，并且对测点的布置方式进行了优化。新的检测方案能够较大地提高检测效率，具有一定工程意义。同时，还对基频和模态振型用于损伤识别的可行性进行了分析。论文的主要研究内容及成果如下： （1）建立了由轨道板、CA砂浆层、支承层和路基层四层构成的三维复合板式有限元模型；对单点激发下应力波在CRTS II型轨道板中的传播规律进行了分析；通过比较有无CA砂浆层缺陷时，轨道板周边的速度和加速度，探讨了提高基于应力波法检测CA砂浆层效率的可行性。计算结果表明，CA砂浆层的缺陷对轨道板周边的速度和加速度峰值有明显的影响，可以用来识别CA砂浆层的缺陷，进而实现对轨道结构CA砂浆层损伤的快速普查。 （2）对基频和模态振型用于损伤识别的可行性进行了分析。结构基频数据对比结果表明：固有频率在理论上能够对损伤存在与否进行判断，并且能够确定损伤的位置以及尺寸，但要应用于实际工程有一定困难。其主要原因是预设损伤相较于结构整体偏小，所得不同数据组之间变化值过小，要进行准确的区分需要较高精度的检测仪器。结构模态振型对比结果表明：在前5阶模态振型中，只有第2和第5阶模态振型能够用于损伤检测；但由于在实际工程中，高阶模态检测难度较大，且检测结果误差偏高，故第5阶模态振型的应用价值有限，仅有第2阶模态能够在一定程度上满足工程需求；从第2阶模态振型对比结果来看，寻找到合适的检测位置是关键。 |
| 作者： | 肖子葳 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 朱国甫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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