高速鐵路無砟軌道結構力學特性的研究.pdf

1、無砟軌道由于具有穩(wěn)定性好、維修工作量低及使用壽命長等突出特點，在日本、德國等高速鐵路發(fā)達國家得到了廣泛應用。我國目前在建的客運專線均大規(guī)模采用了無砟軌道結構，可見無砟軌道在我國有著相當廣闊的發(fā)展前景。無砟軌道力學特性的研究，對于我國世界一流客運專線的建設，及鐵路技術裝備質量的大幅提升具有十分重要的意義。本文在較全面的文獻調研基礎上，以新型Ⅱ型板式無砟軌道為主要研究對象，從靜力學及動力學的角度，對無砟軌道的力學特性（包括路基上及橋梁上的無

2、砟軌道系統(tǒng)）進行研究。本文主要開展了如下幾方面的研究。 1．總結了國內外無砟軌道的發(fā)展、應用情況及軌道結構力學的研究現(xiàn)狀 在對國內外無砟軌道的發(fā)展及應用情況進行廣泛調研的基礎上，重點對德國、日本無砟軌道的研發(fā)模式、無砟軌道的發(fā)展歷程、典型無砟軌道型式的結構特點及優(yōu)缺點等進行了較為系統(tǒng)的總結分析，并對我國無砟軌道的發(fā)展歷程進行了闡述；總結了軌道結構靜力學及動力學的研究現(xiàn)狀，并對當前無砟軌道力學研究中的不足進行了分析。在此基

3、礎上擬定了本文的研究內容及創(chuàng)新點。 2．建立了無砟軌道的靜力及動力有限元分析模型 采用ANSYS有限元平臺建立了用于無砟軌道設計計算的三種靜力有限元分析模型，即疊合梁模型、梁板模型及梁體模型，并對模型進行了對比分析及比選，明確了各模型的差別及使用條件。 對ABAQUS運用于無砟軌道動力學仿真時的建模方法及主要涉及的問題進行了分析研究。在此基礎上建立了路基及橋梁上無砟軌道動力有限元分析模型，并與遂渝線無砟軌道動力測

4、試結果相比較，驗證了建模方法的可靠性。 3．研究了結構參數(shù)及基礎變形（橋梁撓曲和路基不均勻沉降）對無砟軌道靜力特性的影響 采用建立的靜力有限元分析模型，選取無砟軌道設計中重點關注的軌道板尺寸、砂漿彈性模量、支承層參數(shù)、扣件剛度、地基系數(shù)、預裂縫深度等設計參數(shù)，對無砟軌道的靜力特性進行了參數(shù)影響分析。在此基礎上對無砟軌道的設計提出了建議。 研究了路基不均勻沉降條件下無砟軌道不同受力計算方法的差異，及縱向連接筋、路基

5、不均勻沉降大小對于無砟軌道受力的影響；研究了橋梁撓曲條件下無砟軌道不同受力計算方法的差異，及縱向連接筋、連續(xù)梁固定支座上方的反彎作用、梁端轉角、墩臺差異沉降對無砟軌道受力的影響。在此基礎上對基礎變形條件下的無砟軌道設計提出了建議。 4．研究了結構參數(shù)對無砟軌道動力特性的影響，對中高速條件下路基及橋梁上無砟軌道的動力響應進行了動力仿真分析 采用建立的動力有限元模型，選取了扣件剛度、砂漿彈性模量、支承層彈性模量及基床參數(shù)等結

6、構參數(shù)，對無砟軌道的動力特性進行了參數(shù)影響分析。在此基礎上對無砟軌道的設計提出了建議。 研究了中高速條件下車輛、無砟軌道、路基及橋梁系統(tǒng)的動力響應，結合國內外有關的動力評價指標及相應規(guī)定，對路基及橋梁上無砟軌道系統(tǒng)的動力響應水平進行了較為全面的評價。 5．對比研究了不同縱向連接型式的無砟軌道力學特性 靜力方面，采用橋上無縫線路的分析方法，對不同縱向連接型式下的橋上無砟軌道縱向力進行了比較；動力方面，對路基、橋梁及