基于路基上纵连板式无砟轨道结构的车辆—轨道—路基系统振动分析

论文摘要

随着经济的快速发展,高速无砟轨道在近些年得到迅猛发展,日本、德国等先后出现了将无砟轨道结构应用于路基地段的先例,国内也相继出现了各型无砟轨道铺设于路基上的路段。然而,路基的弹塑性体特性已成为路基上纵连板式无砟轨道结构进一步发展的瓶颈,为此,有必要对路基上车辆-轨道耦合振动特性进行深入研究。本文针对国内外路基上纵连板式无砟轨道结构动力学研究较少,且大量研究采用时域分析方法,不能全面反映结构振动特性等问题,参照CRTSII型纵连板式无砟轨道结构及CRH2型机车,建立了具有弹性车体的车辆-轨道-路基系统模型,选用合适的结构参数,采用频域分析手段,进行系统振动特性分析,得出系统振动固有频率分布及其振型、结构响应随频率变化规律等重要振动评价指标。在振动特性分析基础上,从扣件刚度、砂浆层弹性模量、支承层弹性模量及基础沉降等参量变化对系统振动特性的影响规律进行深入分析。研究表明：砂浆层弹性模量的改变仅对轨道板的振动有一定的影响；支撑层弹性模量的改变对钢轨及轨上结构影响较小；扣件刚度的取值直接影响到列车运营舒适性及轨下结构受力；基础沉降的出现及扩大对车辆-轨道-路基系统振动影响最大,尤其是对轨下结构振动影响十分显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无砟轨道结构发展概况
• 1.2.1 国外无砟轨道发展情况
• 1.2.2 我国无砟轨道研究发展情况
• 1.3 纵连板式无砟轨道
• 1.3.1 纵连板式无砟轨道结构
• 1.3.2 路基上纵连板式无砟轨道结构存在的问题
• 1.4 板式无砟轨道动力学研究概况
• 1.4.1 轮轨动力学发展概况
• 1.4.2 板式无砟轨道动力学研究现状
• 1.5 本文主要工作及其意义
• 第2章 车辆-轨道-路基模型
• 2.1 建模原则
• 2.2 力学模型
• 2.2.1 车辆力学模型
• 2.2.2 轨道力学模型
• 2.2.3 路基力学模型
• 2.3 模型参数
• 2.3.1 弹性车体
• 2.3.2 各部件参数
• 2.4 边界条件
• 2.4.1 模型长度
• 2.4.2 轮轨接触
• 2.4.3 路基-轨道过渡
• 2.4.4 边界约束
• 第3章 车辆-轨道-路基系统振动分析
• 3.1 固有频率及振型
• 3.1.1 低阶结构振型
• 3.1.2 全频段结构振型
• 3.2 频响函数
• 3.2.1 分析说明
• 3.2.2 频响函数
• 3.3 本章小结
• 第4章 轨道参数对系统振动影响分析
• 4.1 扣件刚度
• 4.1.1 车体
• 4.1.2 转向架
• 4.1.3 车轮、钢轨
• 4.1.4 轨下结构
• 4.2 砂浆弹性模量
• 4.3 支撑层弹性模量
• 4.3.1 轨上结构
• 4.3.2 轨下结构
• 4.4 基础沉降
• 4.4.1 有无沉降响应比较
• 4.4.2 轨上结构
• 4.4.3 轨下结构
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 1. 振动特性
• 2. 参数分析
• 5.2 有待于进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献