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温度力与车辆荷载作用下无缝线路稳定性研究
| 论文题名： | 温度力与车辆荷载作用下无缝线路稳定性研究 |
| 关键词： | 无缝线路;稳定性分析;车辆荷载;温度力 |
| 摘要： | 随着铁路高速化与重载化的发展，世界各国均广泛采用无缝线路技术。由于无缝线路钢轨不能自由伸缩，当轨温发生变化，将产生很大的轴向温度力。过大的温度力会导致钢轨臌曲失稳或断裂，导致车辆脱轨，危及行车安全。 本文通过深入分析无缝线路臌曲机理及其影响因素，根据非线性有限元理论，建立无缝线路轨道稳定性分析有限元模型。该模型是包含钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架及考虑了钢轨非线性变形、道床非线性阻力和扣件非线性阻矩的分析无缝线路轨道稳定性较全面的一个模型。运用该模型，分析了线路曲线半径、初始不平顺、钢轨弯曲钢度、扣件阻矩、道床横向阻力、道床纵向阻力以及轨枕失效等因素对无缝线路稳定性的影响，探求其变化规律和特点。此外，还探讨了线路由于在列车荷载作用下，造成道床受力状态发生改变，引起道床阻力大小的变化，从而对线路的稳定性形成影响。文中重点讨论当在列车轮重的作用下，两转向架之间的轨排可能受负弯矩而浮起，造成道床横向阻力的降低，进而对无缝线路稳定性产生不利影响，分析了车辆定矩、转向架轴矩、轴重等因素的变化对线路稳定性的影响特征。 结果表明，由于温升引起钢轨中的轴向温度力是无缝线路稳定问题的根本原因，而轨道初始不平顺则是影响无缝线路稳定的直接原因。道床横向阻力是保证无缝线路稳定性的主要因素之一，由钢轨横向弯曲刚度和钢轨与轨枕节点间的阻矩组成的轨道框架刚度是抵抗轨道臌曲的另一重要因素。道床纵向阻力对线路的稳定性影响很小，但对钢轨中的温度力分布影响明显。此外初始不平顺区的轨枕失效及由于列车轮载的作用引起不平顺区轨排的浮起对线路稳定性的影响是非常显著的。在列车动载作用下的线路，随着车辆与线路初始不平顺的相对位置、车辆定矩、轴向架轴矩和轴重的不同，车辆荷载对线路稳定性的影响规律也不一样，此外还与钢轨的竖向弯曲刚度，道床竖向刚度、轨枕-道床摩擦系数等因素有关。 总之，通过对无缝线路稳定性的影响因素及其失稳规律的进一步研究、探索，必将对我国无缝线路的设计、施工和养护起到更好的指导作用。 |
| 作者： | 张小勇 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 罗雁云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学交通运输工程学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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