高速铁路板式轨道结构力学分析

论文摘要

随着现代高速铁路和城市轨道交通的快速发展,以少维修为特点的板式轨道得到了较快发展。以往的板式轨道结构计算模型,都作了不同程度的简化,忽略了基床对于轨道结构的影响,不能全面地反映板式轨道的实际受力状态。本文以路基上板式轨道为研究对象,建立了比较全面的路基上板式轨道力学分析模型,对其力学性能进行了系统的分析。本论文的主要工作包括以下几个方面:(1)综述了国内外学者在路基上板式轨道所作的研究工作,并指出了路基上板式轨道存在的主要问题。(2)介绍了路基上板式无砟轨道的结构,建立了路基上板式轨道结构力学模型。(3)对路基上板式轨道伸缩缝的两种布置方式进行了阐述,并对轨道板与混凝土底座对缝与错缝两种布置方式的有限元模型进行了计算,并对上述两种不同布置方式的板式轨道结构进行了受力分析。(4)通过建立路基上板式轨道的梁—板有限元模型计算得出的底座弯矩值对板式轨道底座进行了配筋计算。(5)对高速铁路板式轨道与有砟轨道过渡段问题及其结构特点进行了分析,建立了隧道内板式无砟轨道与有砟轨道过渡段结构模型并计算分析了轨道结构刚度的变化。(6)建立了移动荷载作用下路基上板式轨道有限元动力学模型,并对轨道板与混凝土底座对缝与错缝布置时两种轨道结构的动力学响应进行了分析。(7)分析了路基上板式无砟轨道在轨道板上下温差为±10℃时轨道板的翘曲变形。最后,在全面总结论文工作的基础上,提出本课题尚待深入研究的若干问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外无砟轨道发展概况
• 1.2.1 国外无砟轨道发展概况
• 1.2.2 国内无砟轨道发展概况
• 1.3 无砟轨道结构研究的目的与意义
• 1.4 土路基上无砟轨道结构研究现状
• 1.4.1 日本铁路路基上板式无砟轨道
• 1.4.2 双块式无砟轨道
• 1.4.3 国内状况
• 1.5 在土质路基上铺设板式轨道存在的问题
• 1.6 论文的主要研究内容
• 第2章 路基上板式轨道结构及其力学模型
• 2.1 路基上板式轨道结构
• 2.2 路基上板式轨道结构力学模型
• 2.2.1 叠合梁有限元模型
• 2.2.2 梁—板模型
• 2.2.3 梁—体模型
• 2.3 路基上板式轨道结构计算参数
• 2.4 本章小结
• 第3章 路基上板式轨道结构力学分析
• 3.1 板式轨道伸缩缝的合理布置
• 3.2 板式轨道底座和基床厚度的设计分析
• 3.2.1 底座厚度对轨道结构受力的影响
• 3.2.2 底座宽度对轨道结构受力的影响
• 3.2.3 基床厚度对轨道结构受力的影响
• 3.3 不同板式轨道结构受力分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 板式轨道底座配筋计算
• 4.1 配筋计算基本方法
• 4.1.1 计算原则
• 4.1.2 计算方法
• 4.1.3 钢筋面积计算
• 4.1.4 配筋率校核
• 4.1.5 最小配筋率配筋计算
• 4.1.6 截面应力检算
• 4.1.7 截面裂缝宽度检算
• 4.2 配筋设计参数
• 4.2.1 单筋矩形截面
• 4.2.2 钢筋与混凝土弹性模量比n
• 4.2.3 截面最小配筋率
• 4.2.4 材料容许应力
• 4.2.5 截面最大裂缝宽度容许值
• 4.3 设计荷载力矩
• 4.4 底座纵向配筋计算及其结果
• 4.5 底座横向配筋计算及其结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 无砟轨道过渡段力学分析
• 5.1 高速铁路过渡段问题及其结构特点
• 5.2 高速铁路过渡段问题的分析及处治措施
• 5.2.1 过渡段问题的分析
• 5.2.2 过渡段问题的处治措施
• 5.3 轨道连接条件的计算
• 5.3.1 基本原理
• 5.3.2 计算参数
• 5.3.3 设计计算
• 5.4 无砟轨道与有砟轨道过渡段刚度分析
• 5.4.1 无砟与有砟轨道过渡段有限元计算模型
• 5.4.2 无砟与有砟轨道过渡段垂向刚度分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 移动荷载作用下路基上板式轨道动力学特性分析
• 6.1 概述
• 6.2 计算模型和参数
• 6.3 对缝与错缝布置时轨道结构的动力响应比较
• 6.4 对缝布置时轨道结构的动力响应分析
• 6.5 路基支承刚度和扣件刚度的动力学影响分析
• 6.6 CA砂浆对轨道结构的动力学影响
• 6.7 本章小结
• 第7章 无砟轨道温度影响计算
• 7.1 参数取值
• 7.1.1 轴向温度荷载
• 7.1.2 温度梯度荷载
• 7.2 短板的温度荷载计算方法
• 7.2.1 轴向温度荷载
• 7.2.2 温度梯度荷载
• 7.3 板式轨道翘曲计算
• 7.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践