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TBS无砟轨道结构设计与参数分析
| 论文题名： | TBS无砟轨道结构设计与参数分析 |
| 关键词： | TBS无砟轨道;多重叠合梁;参数分析;高速铁路客运;轨道交通 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路客运专线和城市轨道交通的快速发展，以少维修或不维修为特点的无砟轨道得到了迅猛发展。本文以国内武广客运专线所采用的双块式轨枕埋入式无砟轨道作为研究对象，运用多重叠合梁法和列车-轨道耦合动力学对其进行了分析。 运用多重叠合梁法从静力学角度对TBS型无砟轨道（twin-blocks sleeper embedding ballastless track，简称TBS型无砟轨道）上部结构层进行了参数分析和优化设计。通过分析发现：道床板厚度和刚度都不宜过大，推荐分别取值为h1=200mm和E1=32500N/m㎡；另一方面，随着道床板宽度、支承层的厚度以及防冻层弹性模量的增加，上部结构层应力水平出现下降的趋势。因此，为降低上部结构层应力水平、保持路基工程长期稳定性，应采取有效措施提高基础刚度。而支承层的厚度和道床板宽度可借鉴德国经验，分别取h2=300mm和B1=2800mm。 针对系统竖向振动特点，采用了三层梁单元来模拟轨道，并利用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的“对号入座”法则，建立了列车-轨道耦合系统竖向振动方程。运用模型对系统进行了参数研究。分析了平顺轨道上车辆数目、轨段长度、列车运行速度、钢轨类型、扣件及基础刚度对系统动力响应的影响。结果表明：在其它参数相同的情况下，车辆数目、轨段长度对系统动力响应影响很小；采用重型钢轨、增大扣件和基础刚度则有利于减小系统的动力响应；随着列车运行速度的提高，系统的动力响应随之增大。综合考虑，建议钢轨支点弹性系数取40～70kN/mm。 以确定性和随机不平顺为激振源，对TBS无砟轨道系统的竖向振动响应进行了初步的研究，得出以下结论： 1、车轮偏心属于周期性激扰源，它将导致系统的周期性强迫振动，且对钢轨和道床板的竖向振动位移影响较小，而对轮轨之间相互作用以及系统各部件的振动加速度影响较大； 2、高速车辆的动态响应随高低不平顺的波长的变化呈典型的非线性关系，存在一明显的峰值，最不利波长处大约是40m；不平顺波深引起的系统动态响应变化几乎成线性关系，且随着波深的加大而加剧。 3、郑武高速试验段轨道随机不平顺样本幅值大约为4mm左右，其对列车-轨道耦合系统动力响应影响较小，平顺性较好。可见，对于高速铁路而言，维持线路的高平顺性是列车安全舒适运行的重要保障。 |
| 作者： | 刘永存 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 娄平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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