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地铁无碴轨道整体道床病害理论分析及有限元模拟
| 论文题名： | 地铁无碴轨道整体道床病害理论分析及有限元模拟 |
| 关键词： | 铁道工程;无碴轨道;整体道床;破损病害;力学分析;有限元模拟 |
| 摘要： | 整体道床是一种新型轨下基础结构形式,具有稳定性好、轨道平顺性高、刚度均匀性好、少维修等优点。随着我国高速铁路和城市地下交通建设的快速发展,无碴轨道整体道床的应用将越来越广泛。但受列车振动、结构性能、水文地质、施工质量等方面的影响,一旦出现道床混凝土下沉破损等病害,将给轨道维修带来更大的困难和更高的维修费用。本文从现场观测、理论研究、数值模拟三方面对无碴轨道整体道床病害进行了研究,主要研究内容和成果如下: (1)建立了地铁无碴轨道下沉破损病害力学分析模型。该模型考虑了轨道结构各组成部分,将列车荷载简化为集中荷载,钢轨、道床混凝土结构模拟为层状梁,将病害模拟为回填层的抗力系数的减少或去掉空洞部分弹性基础支撑的方法来进行模拟。通过一定的假定与简化建立了双层弹性地基梁的无碴轨道病害力学分析模型。 (2)推导和求解了无碴轨道病害力学分析模型的四级微分方程。利用MATLAB软件编写计算程序,对无碴轨道整体道床进行了不同工况下的力学分析,并得出:当回填层抗力系数小于500MPa/m时必须做相应加强处理、病害位置发生在道床板跨中0.5m范围下时,对整个道床结构的影响最大、在病害范围接近0.5m时沉降变形达20mm,随着病害范围继续扩大将超出了安全范围等结论。并通过与文献数据及现场观测数据对比验证了模型的正确性。 (3)利用大型有限元软件ABAQUS,建立了三维无碴轨道病害有限元分析模型,对无碴轨道在不同病害影响系数及不同病害状态进行模拟分析。根据计算结果得出:当回填层抗力系数逐渐降低时,轨道板底部拉应力逐渐增大;当病害区域在0.3m~0.5m时,道床板结构已处病害极限状态,必须对轨道结构进行病害整治处理和监测。 从本文模拟结果与计算结果来看,两者有一定的吻合性,但三维无碴轨道病害有限元分析模型更好地模拟了整体道床实际的受力情况,所得到的应力值、应力分布与沉降变形值更接近实际情况。 |
| 作者： | 钟贞荣 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 杨仕教 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南华大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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