双块式无砟轨道轨枕空吊动力响应分析

论文摘要

近些年来,随着国内高速铁路的大量修建,无砟轨道得到了广泛应用,双块式无砟轨道作为无砟轨道的一种主要型式,在多条高速铁路和客运专线上都有铺设。在双块式无砟轨道的使用过程中,逐渐出现了一些问题,其中道床板和预制轨枕之间的粘结不良问题较为突出,在运营线上已经发现双块式轨枕空吊的现象,这不得不引起我们重视。本文针对双块式无砟轨道产生的轨枕空吊现象进行了研究,主要分析轨枕空吊对道床板的影响,以期为轨道结构的养护维修提供参考。通过适当的假定,根据车辆—轨道系统垂向振动模型,基于有限元法和变分法组建了系统的动力方程,然后将轨道激励输入模型中,并采用时程分析法对动力方程进行了求解。研究了单根轨枕空吊、两根相邻轨枕空吊、两根间隔轨枕空吊和三根连续轨枕空吊四种工况,得出了不同工况下轨道部件的振动响应,求出了轨枕对道床板的附加作用力和惯性力,并将这两种力进行叠加,得到了各个工况下空吊轨枕对道床板的压力值。将上述最大压力作为静力条件施加于道床板,在ANSYS中建立道床板静力分析模型,求得空吊处的道床板应力分布图,分析道床板的损坏情况,通过以上分析,得到轨枕空吊对道床板混凝土的作用情况,并根据混凝土的容许应力值推测道床板可能发生的破坏情况,提出适当的建议,为轨道的养护维修提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 世界高铁发展概况
• 1.2 无砟轨道概况
• 1.3 双块式无砟轨道介绍
• 1.3.1 双块式结构特点
• 1.3.2 双块式存在问题
• 1.4 车辆·轨道耦合动力学研究状况
• 1.5 本文研究内容
• 1.5.1 研究目的及意义
• 1.5.2 研究方法及主要内容
• 第2章 有限元分析模型及求解
• 2.1 车辆分析模型
• 2.1.1 全车物理模型
• 2.1.2 车辆数学模型
• 2.2 轨道分析模型
• 2.2.1 轨道系统物理模型
• 2.2.2 梁单元有限元法
• 2.2.3 变分法求解系统矩阵
• 2.2.4 轨道系统数学模型
• 2.3 轮轨关系
• 2.3.1 赫兹接触理论
• 2.3.2 赫兹弹簧刚度矩阵
• 2.4 轮轨激励模型及求解
• 2.4.1 轨道激励激励模型
• 2.4.2 不平顺谱的数值模拟
• 2.4.3 时程分析法求解
• 2.5 本章小结
• 第3章 轨道结构动力响应分析
• 3.1 车辆—轨道模型参数选取
• 3.2 轨道结构动力响应分析
• 3.2.1 随机不平顺下结构动力响应
• 3.2.2 轨枕空吊对结构动力响应的影响
• 3.3 轨枕对道床板的作用力
• 3.3.1 空吊轨枕对道床板的作用力计算
• 3.3.2 道床板不同位置受力情况
• 3.4 本章小结
• 第4章 轨枕空吊对道床板应力影响分析
• 4.1 静力分析模型的建立
• 4.2 最不利荷载下道床板应力分析
• 4.3 空吊枕下支承面积影响分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文主要工作
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文