土质路基CRTSⅠ型双块式无砟轨道垂向动力学分析及参数研究

论文摘要

目前,我国正致力于高速铁路和客运专线的大规模建设,无砟轨道以其结构稳定性好、耐久性强、轨道平顺性高、刚度均匀性好、维修工作量少和技术相对成熟等优点,逐渐成为高铁结构的首选。但是对于土质路基上无砟轨道的研究尚处于理论研究与分析试验阶段,而双块式无砟轨道在土质路基上的应用相对板式轨道又显滞后,因此对土质路基上双块式无砟轨道的受力分析与参数研究具有很重要的现实意义。本文以土质路基上CRTS I型双块式无砟轨道结构作为研究对象,通过叠合梁模型、实体模型和梁板模型的比选,依据有限元原理,采用有限元软件ANSYS建立了土质路基双块式无砟轨道力学梁板模型,对CRTS I型双块式无砟轨道进行瞬态动力学分析。文中通过对比一组轮对和两组轮对运行时结构的垂向动力响应状况,选取一个转向架上沿钢轨前进的两个轮对荷载进行后续研究,计算土质路基上轨道结构各部件的响应,进行动力分析,从而研究扣件失效和轨道结构参数改变对CRTS I型双块式无砟轨道结构的受力变形影响规律。参数研究主要是针对不同的扣件刚度、道床板弹性模量、水硬性混凝土支承层弹性模量和地基弹性模量进行模拟计算,研究结构各层的垂向动力响应。分析认为,扣件刚度增大,钢轨挠度减小,结构各层垂向加速度减小,道床板和支承层的纵横向弯矩增大,综合考虑,认为扣件刚度选用60kN/mm左右较为合适；轨道板弹性模量则在35000MPa附近选值比较合理；地基系数越高,沉降越小,对上部结构越有利,但要最终数值要考虑客观条件谨慎确定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无砟轨道概况
• 1.2.1 无砟轨道的概念及特征
• 1.2.2 无砟轨道的分类
• 1.3 世界各国无砟轨道发展概况
• 1.3.1 日本的无砟轨道
• 1.3.2 德国的无砟轨道
• 1.3.3 其他国家的无砟轨道
• 1.3.4 我国的无砟轨道发展概况
• 1.4 土质路基轨枕埋入式无砟轨道发展现状
• 1.4.1 国外发展现状
• 1.4.2 国内发展现状
• 1.5 土质路基上轨枕埋入式轨道存在的问题
• 1.6 本文的研究意义、内容及研究方法
• 1.6.1 本文研究意义
• 1.6.2 本文研究的内容及方法
• 2 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构组成及技术要求
• 2.1 CRTSⅠ型双块式无砟轨道的结构组成
• 2.1.1 雷达2000型无砟轨道的结构组成
• 2.1.2 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构
• 2.2 土质路基CRTSⅠ型双块式无砟轨道的技术要求
• 3 土质路基CRTSⅠ型双块式轨道力学分析模型
• 3.1 弹性地基叠合梁模型分析
• 3.1.1 分析方法
• 3.1.2 双块式无砟轨道的双层叠合梁模型
• 3.1.3 双块式轨道的三层叠合梁模型
• 3.2 弹性薄板有限元分析模型
• 3.3 ANSYS建立土质路基双块式无砟轨道分析模型
• 3.3.1 梁板模型
• 3.3.2 实体模型
• 4 土质路基CRTSⅠ型双块式轨道垂向动力学响应分析
• 4.1 土质路基CRTSⅠ型双块式轨道计算参数选取
• 4.2 模型的建立
• 4.2.1 单元定义
• 4.2.2 单元虚拟连接处理
• 4.2.3 荷载工况
• 4.3 瞬态动力学求解方法
• 4.4 瞬态动力分析
• 4.4.1 工况一
• 4.4.2 工况二
• 4.5 扣件失效研究
• 5 参数变化对轨道结构的影响研究
• 5.1 速度变化对轨道结构的影响
• 5.2 扣件刚度的影响
• 5.3 道床板弹性模量的影响
• 5.4 不同支承层弹性模量的影响
• 5.5 不同地基弹性系数的影响
• 6 结论和展望
• 6.1 本文主要做的工作及结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果