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。
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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
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