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道砟基本力学特性及格栅加固机理研究
| 论文题名： | 道砟基本力学特性及格栅加固机理研究 |
| 关键词： | 高速铁路;有砟轨道;力学特性;格栅加固 |
| 摘要： | 高速化与重载化已经成为铁路发展重要方向。高速铁路轨道长期存在有砟轨道和无砟轨道两种结构形式。无砟轨道具有稳定性好，维修工作量少等特点，我国高速铁路以无砟轨道为主要结构形式;但有砟轨道具有良好的减振性能，在大跨度桥梁和高架车站仍采用有砟轨道结构。在有砟轨道高速化和大运量趋势下，道砟破碎、粉化，失去弹性，板结，轨道几何形位难以保持，长期运营下轨枕空吊、道床不均匀沉降等，这些问题严重影响了有砟轨道在高速铁路中的大面积推广应用。针对有砟轨道道床劣化，目前国外研究者提出土工格栅加固措施，并开展广泛研究验证了土工格栅加固有砟道床的可行性、有效性。而我国对道砟力学性能、土工格栅加固有砟道床研究甚少。 因此，本文通过试验及离散单元法数值分析对道砟力学特性以及土工格栅加固有砟轨道道床开展了宏、细观深入研究。论文研究成果对我国高速铁路的发展具有重要的理论与现实意义。 本论文主要包括以下研究内容: 进行道砟三轴单调压缩试验，分别施加围压10kPa，30kPa和60kPa，研究道砟偏应力、体积应变以及尖角折断发展变化规律。进行道砟直剪试验，分别施加竖向应力50kPa、100kPa、150kPa和200kPa，研究剪切力、位移等参数的变化规律。对以上试验进行离散单元法数值分析，建立道砟离散元模型，将计算结果与试验结果对比验证模型正确性。对道砟位移、破碎情况进行统计及分析，并研究道砟接触力分布、应力变化等细观力学机理。 建立格栅离散元模型，通过拉伸试验数值分析进行细观参数校核。对不同孔径(30mm*30mm、50mm*50mm、65mm*65mm、75mm*75mm)格栅模型进行拉拔试验数值分析，从细观力学角度上揭示道砟-土工格栅力学特性和加固效果，分析拉拔阻力及接触力分布，初步得出格栅加固有砟轨道道床的最佳孔径尺寸。在此基础上，建立道床格栅离散元模型，施加竖向正弦荷载，对格栅模型在不同深度时道床沉降、道砟应力大小及分布进行研究。结果显示土工格栅能够有效降低道床塑形沉降，不影响弹性沉降，距离道床底部100mm时格栅加固效果最佳。 本文研究成果为今后离散单元法研究道床及道砟性能模型建立、参数选择提供参考和指导，为有砟轨道养护维修及土工格栅加固提供理论基础，具有重要的现实意义。 |
| 作者： | 刘贵宪 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 井国庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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