高速鐵路路基動力特性及列車循環(huán)荷載作用下變形性質(zhì)研究.pdf

1、高速鐵路對路基工后沉降提出了十分嚴(yán)格的要求，同時無砟軌道結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的有砟軌道結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)的變化必然導(dǎo)致路基動力和變形特性發(fā)生變化。路基動力特性和累積塑性變形已經(jīng)成為高速鐵路路基結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮的主要問題。本文在總結(jié)和吸收前人研究基礎(chǔ)上，建立了路基動力瞬態(tài)反應(yīng)的分析方法。通過數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗和理論分析對高速鐵路路基的動力特性和變形特性進(jìn)行了研究，主要成果如下： 1．概述了人工邊界、列車荷載作用下路基動力特性和分析方法、累

2、積塑性變形及無砟軌道技術(shù)的研究進(jìn)展。 2．基于三維一致粘彈性人工邊界，提出了適合于鐵路路基這一狹長結(jié)構(gòu)的多源一致粘彈性人工邊界，通過編制用戶單元子程序VUEL實現(xiàn)了在ABAQUS軟件中的應(yīng)用，通過算例驗證了多源一致粘彈性人工邊界的合理性。該邊界的引入，對縮小計算模型、縮短計算時間和提高計算精度提供了解決方案，使得高速鐵路路基動力特性的實現(xiàn)變得簡單和方便，在個人電腦上即可方便地進(jìn)行三維動力分析。為建立穩(wěn)定、高效的軌道/路基有限元模

3、型奠定基礎(chǔ)。 3．建立了有砟軌道、雙塊式和板式無砟軌道/路基動力系統(tǒng)有限元模型，充分考慮列車荷載、輪軌接觸關(guān)系、軌道不平順和土質(zhì)路基非線性特性，引入多源一致粘彈性人工邊界作為邊界條件，通過二次開發(fā)實現(xiàn)了在ABAQUS軟件中的路基動力特性分析，計算與實測結(jié)果對比表明，本文建立的模型和求解方法能較好地反映路基動力特性，計算結(jié)果基本符合實際情況。 4．對高速鐵路有砟軌道路基的動力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，對比分析動車組和貨車荷載以不

4、同車速通過時路基動態(tài)響應(yīng)的空間和平面特性。 5．對高速鐵路雙塊式和板式無砟軌道路基的動力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，對比分析了動車組荷載以不同車速通過時兩種結(jié)構(gòu)路基動態(tài)響應(yīng)的空間和平面特性，并比較了有砟軌道、雙塊式和板式無砟軌道路基的異同。同時，提出了埋入路基式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式的設(shè)想，從剪應(yīng)力角度分析該結(jié)構(gòu)的特點。為進(jìn)一步完善和發(fā)展高速鐵路路基設(shè)計提供參考。 6．通過膠濟(jì)線有砟軌道和國家軌道試驗基地?zé)o砟軌道的現(xiàn)場實車運行試驗，實