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路基上旭普林无砟轨道系统竖向动力响应研究
| 论文题名： | 路基上旭普林无砟轨道系统竖向动力响应研究 |
| 关键词： | 轨道系统;竖向动力响应;客运专线;无渣轨道;计算模型;轨道结构 |
| 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，无砟轨道以稳定性高、维修工作量显著减少和技术相对成熟等特点得到较快发展，对无砟轨道的动力分析显得尤为必要。本文以我国客运专线用路基上旭普林无砟轨道系统作为研究对象，将列车、轨道视为一个整体系统，建立了列车-轨道竖向耦合振动计算模型。 本文根据路基上旭普林无砟轨道系统的特点将其离散成20个自由度的轨道-路基系统竖向振动分析有限单元的集合，取相邻两扣件间的轨道为一个轨段单元，其中钢轨被模拟成连续弹性离散点支承的Euler梁，轨道垫层(扣件系统)模拟为线弹簧和阻尼器，BTS层(轨道板)和HGT层(混凝土底座)视为刚性连接，在模型中作为弹性薄板来处理，路基模拟为线性均布面弹簧和阻尼器。把车辆模拟成6个自由度的多刚体系统模型。应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-轨道系统竖向振动矩阵方程，并编制了相应的Fortran计算程序。 根据建立的无砟轨道竖向自由振动分析模型，运用子空间迭代法对旭普林无砟轨道系统进行了自振分析，列出了前五阶竖向自振频率和振型图。自振分析检验了前面建立的轨道振动分析模型的正确性。以路基上无砟轨道系统特有的竖错不平顺作为激振源，本文对旭普林无砟轨道系统的竖向振动响应进行了分析，并列出了部分系统竖向振动响应的时程曲线图，直观地表现了路基上旭普林无砟轨道结构的动力学特性。应用模型进行了： (1)旭普林无砟轨道的主要参数对系统振动响应的分析，主要包括双块式轨枕间距、轨道板厚度、路基刚度等参数对钢轨、轨道板、车体竖向振动加速度、轮轨相互作用力的影响的研究，并对这些参数进行合理取值，综合考虑：双块式轨枕间距在0.6m-0.7m之间比较合理，BTS层厚度在0.24m左右比较合理，路基刚度宜在6×108～8×108N/m范围内，路基不均匀沉降应控制在20mm/20m(>200km/h)、10mm/20m(>250km/h)内。这些结论有利于路基上旭普林无砟轨道的结构设计。 (2)分析了旭普林无砟轨道上轨道高低、水平、竖错、扭曲等不平顺对高速行车的影响，从安全性和舒适性角度提出了250km/h速度域路基上无砟轨道常见竖向几何不平顺限值的建议值。 建立了高速铁路路基上24自由度有砟轨道与20自由度旭普林无砟轨道连接段模型，探讨分析了两种轨道连接处由于行车速度、不平顺度、轨道刚度比的改变对列车-轨道系统的动力影响。总结了我国铁路中无砟轨道与有砟轨道连接处轨道结构设计方案。 |
| 作者： | 何晓敏 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 唐进锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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