高速铁路路基动力响应及影响因素研究

论文摘要

土质路基上铺设无砟轨道在我国尚处于起步阶段,对于路基在高速列车荷载作用下的振动特性、变形特性等问题均需开展深入系统的研究,以确保高速列车运行的安全。本文采用数值模拟方法对高速铁路路基动力响应及其影响因素进行了研究,主要工作和结论如下：（1）在查阅大量文献的基础上,比较全面地总结了国内外无砟轨道结构类型及其特点,阐述了高速铁路中路基的地位和特点、高速铁路土质路基的发展现状及在土质路基上铺设无砟轨道存在的问题。（2）针对Ⅰ型板式无砟轨道,利用软件FLAC3D建立了高速铁路路基动力数值计算模型,使用移动线源非均布荷载作为垂向激励,模拟相邻车厢的相邻转向架4个轮轴对路基产生的动荷载,计算分析了高速列车在路基中产生的动力响应。分析表明：竖直动应力和竖向动变形随深度呈指数趋势衰减；路基中动力响应主要集中在基床范围内,且以基床表层最为明显。（3）分析计算了不同列车轴重和速度条件下路基动力响应,分析得出：动应力和竖向动变形幅值与轮重和列车速度均存在近似线性关系。（4）分析了路基各结构层厚度对路基各层的动力响应的影响规律,建议基床表层厚度可取0.4-0.8m,基床底层厚度需大于2m。（5）分析了路基各结构层刚度对路基各层的动力响应的影响特点,分析表明：路基某结构层的动应力变化受该层下部结构层刚度的影响最大；随着刚度的增大,路基中竖向位移逐渐减小,路基竖向动变形受路堤层刚度的影响最大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外轨道路基结构动力学研究现状
• 1.2.1 国内外车辆轨道结构动力学研究现状
• 1.2.2 国内外无砟轨道结构动力学研究现状
• 1.2.3 国内外路基动力学研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 高速铁路无砟轨道及路基现状
• 2.1 高速铁路轨道结构
• 2.2 无砟轨道结构型式
• 2.3 高速铁路中的路基地位和特点
• 2.4 高速铁路路基工程的发展现状
• 2.4.1 国外高速铁路路基发展状况
• 2.4.2 我国高速铁路路基的发展情况
• 2.5 在土质路基上铺设无砟轨道存在的问题
• 2.6 本章小结
• 第三章 高速铁路路基动力分析模型
• 3.1 快速拉格朗日法简介及数值计算原理
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 模型中各结构本构模型的选取
• 3.2.2 模型参数的确定
• 3.2.3 动载的输入
• 3.2.4 边界条件
• 3.2.5 阻尼设定
• 3.2.6 接触面
• 3.3 模型的验证
• 3.3.1 与文献[103]的对比验证
• 3.3.2 与文献[82]的对比验证
• 3.4 本章小结
• 第四章 板式无砟轨道路基动力响应分析
• 4.1 路基的动力分析
• 4.2 列车轴重的影响
• 4.3 列车速度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 路基几何和物理参数对动力响应的影响分析
• 5.1 混凝土支撑层的厚度及刚度的影响
• 5.1.1 混凝土支撑层的厚度影响
• 5.1.2 混凝土支撑层的刚度影响
• 5.2 路基各结构层的厚度及刚度的影响
• 5.2.1 基床表层和基床底层厚度的影响
• 5.2.2 路基各结构层刚度的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 有待进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的论文发表情况及科研情况