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青藏铁路多年冻土区列车行驶路基振动反应与累积永久变形
| 论文题名： | 青藏铁路多年冻土区列车行驶路基振动反应与累积永久变形 |
| 关键词： | 青藏铁路;多年冻土区;冻融循环;列车荷载;路基振动反应;永久变形 |
| 摘要： | 随着青藏铁路的通车,由列车荷载振动效应引起冻土路基的沉陷问题日益显著,直接关系到客货列车的安全营运、能否提速等关键科学问题。鉴于此,本论文以青藏铁路高温极不稳定多年冻土区路基在气候变化和列车荷载共同作用下的长期服役性能为应用背景,采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的技术手段,对青藏铁路列车荷载下冻土、融土的动力变形特性、列车荷载下路基振动反应和长期列车荷载作用下路基动力永久变形等科学问题进行了基础性研究,主要研究内容与取得的成果如下。 (1)针对不同的动应力条件、环境温度和土体物理状态,通过低温动三轴试验,分析了冻结粉质粘土的动力变形特性,研究了列车荷载下冻土的弹性变形和累积塑性变形的变化规律,建立了冻土回弹模量的经验模型;并以临界动应力为归一化因子,进一步建立了冻土累积塑性应变与动应力条件、振动次数和冻结温度等参数之间的关系模型。 (2)针对冻融循环与列车荷载作用特点,基于常温动三轴试验,研究了冻融循环次数、融化温度、动应力幅值等对融化粉质粘土的动态力学行为的影响,深入研究了冻融循环和列车循环荷载综合作用下融土的弹性变形和累积变形变化规律,并建立了回弹模量和累积塑性变形与冻融循环次数之间的关系模型,与以上建立的模型一并为后续计算分析青藏铁路路基永久变形提供依据。 (3)针对青藏铁路路基的场地条件,采用有限元-无限元相结合手段,研究了列车行驶对多年冻土区路基三维振动反应的数值模拟途径。实现了温度场和应力场耦合,探讨了列车速度、轴重与路基的主要设计参数对路基振动反应的影响规律,并借助正交试验设计原理,对各影响参数的敏感性进行评价。 (4)以建立的列车荷载下冻结、融化粉质粘土的累积永久应变模型为基础,二次开发了接口于粘弹塑性本构模型的CREEP子程序,建立了列车行驶路基累积永久变形预测模型。并基于该模型探讨了列车轴重、速度、等效振次和冻融状态等因素对路基累积永久变形发展的影响。 |
| 作者： | 王立娜 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 凌贤长;张世海 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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