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无缝线路状态对高速铁路轨道结构动力学性能的影响
| 论文题名： | 无缝线路状态对高速铁路轨道结构动力学性能的影响 |
| 关键词： | 高速铁路;板式无砟轨道;无缝线路;病害分析;耦合动力学;有限元方法 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的迅猛发展，无缝线路由于其行车平稳、旅客乘坐舒适、机车车辆和轨道的维修费用少、使用寿命长的特点，在高速铁路中得到了大规模的应用。但是由于生产工艺、施工条件等原因，无缝线路难免会出现钢轨折断、碎弯、磨耗、波磨等病害，从而影响到轨道结构的使用寿命及车辆运行的安全性和平稳性。因此，研究无缝线路病害对轨道系统动力学性能的影响具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文以高速铁路桥上板式无砟轨道为研究对象，基于车辆-轨道空间耦合动力学理论，应用有限元软件ABAQUS建立车辆-板式轨道-桥梁空间耦合动力学模型，并利用此模型对无缝线路病害对轨道系统动力学性能的影响进行研究。 (1)钢轨折断。结果表明:钢轨折断致使车轮对迎车轨产生剧烈冲击，未折断的左轨同样受到影响。顺车轨与迎车轨的下部结构受力影响巨大，将会导致轨道结构的破坏。发生断轨的位置愈靠近迎车轨扣件附近，断轨对轨道结构的影响越剧烈。当断缝值从7cm增加到8.5cm时，轨道结构动力响应有比较明显的增加，断缝值继续增加时，动力响应不是很明显。当车速从250km/h增加到400km/h时，轮轨垂向冲击力逐渐减小，而轨道结构振动加速度逐渐增大。从轮种减载率上看，断轨会严重影响行车安全。 (2)线路碎弯。结果表明:线路碎弯主要影响轮轨力与轨道结构的振动加速度，对轨道结构的动应力与位移影响较小。总体来看，轨道结构横向上所受影响要比垂向更大。碎弯幅值越大，轨道结构振动越明显。当波长为3.9m时，轨道结构东响应最大，影响幅度较小。当碎弯波数从半波增加到一波时，轨道结构动力响应增加比较明显。连续波数继续增加时，连续波数的叠加效应并不明显。当车速从250km/h增加到400km/h时，轨道结构振动响应加强。总体来看，碎弯对轨道结构的动力影响是很小的。 (3)钢轨磨耗。结果表明:钢轨垂向磨耗对轨道结构的动力响应并不强烈，轮轨力甚至有所减小。钢轨磨耗值小于12mm时，轨道结构受力与位移随着磨耗值得增大有所减小。钢轨磨耗值超过12mm，轨道结构受力与位移随着磨耗值的增大，迅速增大。 (4)钢轨波磨。结果表明:钢轨波磨主要影响轮轨力与轨道结构振动加速度。随着波磨波深的增加，轨道结构动力响应越强烈。当波磨波深不超过0.3mm时，轨道结构动力性能受影响很小。而当波长超过0.3mm时，轨道动力响应增加明显。列车行驶在波磨路段时，轮轨力随着波长增加，振动频率下降，而变化幅度增大。当车速从250km/h增加到400km/h时，轨道结构振动响应逐渐加强。 |
| 作者： | 魏金彩 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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