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重载铁路桩板结构力学特性及有砟轨道合理型式研究
| 论文题名： | 重载铁路桩板结构力学特性及有砟轨道合理型式研究 |
| 关键词： | 重载铁路;有砟轨道;桩板结构;力学特性 |
| 摘要： | 重载铁路运输以其运量大、能耗低等综合优势，已经成为世界各国实现铁路效益最大化的必然选择。重载铁路路基可能会出现路基变形过大、工后沉降难以满足要求等问题，采用桩板结构形式不仅能满足路基对变形的要求，还能充分发挥其承载力高、适应能力强的特点。由于桩板结构在重载铁路有砟轨道上的研究和应用很少，其受力机理和变形特性尚不明确，且根据以前的研究成果，铺设在硬质基础上的有砟道床可能会出现道砟振动过大和道砟粉化等问题，基于此，本文主要对重载铁路桩板结构力学特性及其上有砟轨道的合理型式展开研究，为桩板结构在重载铁路有砟轨道上的应用提供理论参考。 本文在广泛的文献调研基础上，归纳总结了国内外桩板结构研究现状及我国重载铁路路基病害基本状况。针对重载铁路货车荷载轴重大和频率低的特点，提出了分别建立桩板结构在大轴重荷载作用下和低频荷载作用下的数值模型来研究重载铁路桩板结构力学特性的思路。对建立模型时所采用的有限元和衰减无限元的方法及原理进行详细的阐述，并确定静、动力评价指标。 计算分析了货车轴重为25t大轴重荷载作用下的桩板结构静、动力学特性，并对桩板结构几何参数进行了敏感性研究。结果表明，现有的桩板结构型式基本可以满足开行大轴重重载列车的要求。通过与普通路基计算结果进行对比可知，桩板结构路基可以有效控制重载铁路路基的沉降，改善路基的受力状况，但由于其刚度较大，导致有砟道床的振动很大，可能会引起道砟粉化等问题。 采用有限元与衰减无限元相结合的方法来模拟竖向无限延伸的地基，计算分析了低频荷载作用下的桩板结构数值模型。首先，对桩板结构进行模态分析，并对其材料参数和几何参数进行了敏感性研究。结果表明，重载铁路桩板结构路基自振频率具有低频性。其次，对桩板结构在低频荷载作用下的荷载传递规律及不同荷载频率和幅值的影响性进行分析。结果表明，现有的桩板结构型式可以满足重载列车低频振动作用的要求，但当荷载频率接近桩板结构的固有频率时，振动响应会加剧，可能引起共振现象。 对重载铁路桩板结构有砟轨道合理型式进行了研究。结果表明，宽轨枕可以有效降低道床应力和道床加速度;与采用枕下胶垫和砟下胶垫的方案相比，采用加厚道床方案的减振效果最好。 |
| 作者： | 韩宇刚 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 肖宏 |
| 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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