高速鐵路相鄰涵洞間過渡段路基動(dòng)力響應(yīng)相互影響分析.pdf

1、武廣鐵路客運(yùn)專線是一條全線鋪設(shè)無碴軌道的高速鐵路,與傳統(tǒng)的鐵路相比具有運(yùn)行速度快、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn),因此對(duì)路基變形的要求也就更高、更嚴(yán)了,而路橋、路隧、路涵過渡段的路基變形問題又是研究的一大重點(diǎn)和難點(diǎn)。無碴軌道過渡段的剛度值平穩(wěn)變化以及減少差異沉降和控制軌面彎折變形等措施是保證線路平順性的關(guān)鍵。本文在廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,以武廣客運(yùn)專線相鄰涵洞間的路基過渡段為研究對(duì)象,以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和鐵道部科技項(xiàng)目為依托,采用數(shù)值

2、模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法,研究了相鄰涵洞間路基過渡段在列車動(dòng)荷載作用下的動(dòng)響應(yīng)特征,也獲得了許多有價(jià)值的研究成果,對(duì)高速鐵路無碴軌道路基的設(shè)計(jì)和施工具有一定的參考價(jià)值。本文的主要研究工作和研究成果如下:
　　 (1)通過對(duì)武廣客運(yùn)專線DK1252+679～+731相鄰涵洞間路基過渡段的長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè),獲取了過渡段不同位置的沉降值,通過對(duì)過渡段路基的沉降預(yù)測(cè)分析得到最終沉降量為3.86mm～4.15mm,其不均勻沉降量為0.29m

3、m。
　　 (2)通過現(xiàn)場(chǎng)波速試驗(yàn)得到過渡段路基填料級(jí)配碎石+5％水泥、AB組填料、粘土層的動(dòng)彈性模量Ed分別為1714.6MPa、765.6MPa、616.7MPa；動(dòng)剪切模量Gd分別為655.5MPa、282.0MPa、227.3MPa。通過現(xiàn)場(chǎng)激振試驗(yàn)分別測(cè)得涵洞頂部、涵洞側(cè)部、過渡段之間普通路段的路基豎向抗壓剛度分別為162.5kN/mm、135.5 kN/mm和121.3 kN/mm,其剛度比為1.34:1.12:1。

4、
　　 (3)基于ADAMS/Rail軟件建立車輛-軌道耦合模型,運(yùn)用武廣客運(yùn)專線實(shí)際工程的參數(shù)對(duì)相鄰涵洞間過渡段路基進(jìn)行了動(dòng)響應(yīng)分析。結(jié)果表明:在現(xiàn)有不平順狀況下,列車以350km/h的速度通行過渡段的安全性、平穩(wěn)性和舒適度都能得到保障,但當(dāng)車速達(dá)到400km/h時(shí),車體的安全性和穩(wěn)定性均出現(xiàn)不利變化；根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)方案和處理措施,過渡段兩端結(jié)構(gòu)物的剛度不成為過渡段的主控因素；過渡段折角大于1‰時(shí),車輛運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性不能

5、得到保證,所以必須嚴(yán)格控制過渡段折角小于1‰；單個(gè)涵-路過渡段的設(shè)置長(zhǎng)度不宜小于15m,而相鄰涵洞過渡段的兩涵洞間距不宜小于40m；當(dāng)涵洞間距大于80m時(shí),其相互之間的動(dòng)力影響基本可以忽略,即可以當(dāng)成兩個(gè)獨(dú)立的涵-路過渡段考慮。
　　 (4)運(yùn)用ANSYS軟件建立軌道-路基有限元分析模型,結(jié)合武廣客運(yùn)專線實(shí)測(cè)路基參數(shù)對(duì)相鄰涵洞間過渡段路基進(jìn)行了動(dòng)響應(yīng)分析,其結(jié)果表明:在行車速度350km/h的工況下,過渡段路基基床表層頂面的動(dòng)應(yīng)

6、力和動(dòng)位移幅值均遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的限值；由于過渡段的設(shè)置,各動(dòng)響應(yīng)的幅值在剛?cè)徇^渡段區(qū)域出現(xiàn)了階梯型的漸變過程,這就大大平緩了由于剛度差異帶來的不平順；各動(dòng)響應(yīng)幅值沿路基深度方向均出現(xiàn)衰減,其中振動(dòng)加速度和動(dòng)應(yīng)力衰減最為明顯,而動(dòng)位移衰減程度最小。
　　 (5)引入小波分析理論,對(duì)實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行小波閾值濾波,獲得了噪聲被有效消除的動(dòng)態(tài)信號(hào),為幅值分析和統(tǒng)計(jì)分析提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析,得出了無論是路基還