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地震作用下有砟轨道动力响应及行车安全性研究
| 论文题名： | 地震作用下有砟轨道动力响应及行车安全性研究 |
| 关键词： | 地震作用;有砟轨道;动力响应;行车安全性 |
| 摘要： | 我国幅员辽阔，铁路作为主要的交通运输方式，在国民经济发展中起着重要的作用。同时，我国地处世界两大主要地震带，地震活动频繁、分布广泛、强度大，是一个地震灾害严重的国家。铁路线路的运营里程通常较长，不可避免地会经过地震带，有砟轨道作为传统的轨道结构形式，占铁路运营总里程的比例很大，在地震作用下会因为失稳压屈而产生弯曲变形，同时结构内部存在较大的内力，这会加剧轨道结构的破坏，影响列车的正常运行。另外，地震动会通过轨道结构传递到正在运行的列车上进而威胁行车安全。因此，有必要对地震作用下有砟轨道的响应和行车安全性展开研究。 以结构动力学理论为基础，利用有限元软件ANSYS建立了有砟轨道结构三维动力有限元模型。选取典型的地震动记录，规格化调整后作为激励输入到轨道模型中，在ANSYS软件中对轨道结构的地震响应进行分析。轨道结构动力分析结果表明，地震作用下有砟轨道变形以波浪形横移为主，钢轨内部存在较大的横向弯矩和纵向力；钢轨横向位移、横向弯矩以及纵向力均随着地震动强度的增大而增大；轨道结构在不同场地条件的地震动记录作用下，其地震响应相差较大；道床阻力的降低是引起轨道结构严重震害的主要原因，随着道床横向阻力的降低，钢轨的横向位移和横向弯矩急剧增大，钢轨的纵向力则随着道床纵向阻力的降低而呈现增大的趋势，从有利于抗震的角度出发，需要保证道床能提供足够的阻力；无缝线路内部存在温度力时轨道地震响应值明显大于无温度力时。 以多刚体系统动力学理论为基础，利用 MSC.ADAMS/Rail软件建立了车辆系统动力学模型。从轨道模型中提取轨枕的振动加速度，并以此作为车辆系统的地震激励，输入到车辆动力学模型中，同时考虑轨道不平顺的影响，利用 MSC.ADAMS/Rail软件对地震作用下行车安全性展开研究。车辆系统动力分析结果表明，随着地震动强度的增强、行车速度的提高，车辆的脱轨系数、轮重减载率和轮轨横向力均呈现非线性增长的趋势；当地震动强度增强到一定程度时，车辆系统的安全性评价指标出现急剧增长的趋势；最后，根据各安全性评价指标的限值，得到了El-Centro地震动记录作用下车辆系统的安全运行域，通过安全域可知，在不同地震动强度和行车速度下轮轨横向力较为敏感最容易超限，接着是轮重减载率和脱轨系数。 |
| 作者： | 苏立平 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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