原文传递
车轮滚动作用下高速铁路路基动应力传递规律研究
| 论文题名： | 车轮滚动作用下高速铁路路基动应力传递规律研究 |
| 关键词： | 高速铁路路基;车轮滚动作用;动应力传递 |
| 摘要： | 高速铁路的发展方便了人们的出行，但也存在一些安全隐患，比如轨道和轨下基础结构在运营过程中会产生较大的振动和位移。而路基作为其中最薄弱的环节，需要对其动力特性进行深入研究。为此，本文建立了全尺寸的车轮-轨道-路基-地基动力有限元模型，对路基中动应力的传递情况进行分析，为高速铁路路基的设计、优化提供参考。主要内容如下： (1) 回顾国内外对高速铁路路基动力学的研究状况，根据路基自身特性，将路基考虑为弹塑性的层状结构；国内外将列车荷载视为点荷载、轮轴荷载或者移动荷载，不能反正真实的轮轨接触状态，本文用实体车轮滚动进行模拟，通过验证整个滚动过程的轮轨接触斑面积保证车轮不跳离钢轨，更加贴合实际。 (2) 对主流的人工边界分别进行详细描述，介绍了它们在数值模型中的优缺点，通过Lamb算例对比它们的使用效果，最终选择了既能用于静力问题又能用于动力问题的三维黏弹性静-动力统一人工边界。 (3) 以单个车轮作用为例，将模型的计算结果与实测数据进行对比，保证了模型的可行性，在此基础上对单个车轮作用下动应力在路基中的时域和空间域分布进行研究。结果表明，竖向动应力在路基结构层交界面处发生突变，并从应力波的角度说明了该现象产生的原因，分别研究了路基中的两个交界面上的动应力传递情况。研究了钢轨正下方不同深度路基单元的应力路径。 (4) 以CRH2动车组为例，研究轴重、基床表层弹性模量、车轮数量对路基动应力的影响，发现轴重由10t增加至16t不影响动应力沿深度在路基各层间的衰减率，但会增强基床表层单元的应力主轴旋转强度，不改变旋转模式；基床表层弹性模量减小会使基床表层的竖向动应力幅值有一定增加，基床表层单元的应力主轴旋转强度增大。比较不同数量纵向排列的车轮间的叠加效应，把每个车轮滚动至考察断面时作为分析工况，对这些工况下路基层间动应力传递进行分析；比较不同数量车轮滚动过程中钢轨正下方基床表层单元的应力主轴旋转效应，发现同一转向架上的两个车轮引起的应力主轴旋转强度更大。 |
| 作者： | 孔鹏港 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 薛富春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
