軌下基礎(chǔ)彈性層狀結(jié)構(gòu)分析理論與計算方法.pdf

1、我國傳統(tǒng)鐵路軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由于缺乏系統(tǒng)的理論計算方法，在其設(shè)計上一直沿用基于實測數(shù)據(jù)校驗的半經(jīng)驗法，該方法缺乏靈活性和針對性，然相比而言，我國公路路基路面結(jié)構(gòu)卻早已有了成熟的計算理論及相對較為完善的設(shè)計理論體系。隨著當前我國鐵路軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，尤其是高速鐵路軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及材料的不斷豐富，使得鐵路軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與公路路基路面結(jié)構(gòu)存在諸多相似之處?；诖?，本文參考典型公路路基路面結(jié)構(gòu)計算理論--彈性層狀體系理論，采用剛度矩陣法，重新推導(dǎo)

2、了應(yīng)用于鐵路軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的動、靜力學(xué)理論計算方法，引入拉普拉斯變換以及二維傅里葉變換實現(xiàn)對計算理論模型的數(shù)值求解，并針對有砟軌道以及三種典型無砟軌道鐵路，分別采用梁單元、彈性薄板單元以及彈簧單元等對鐵路上部軌道結(jié)構(gòu)各部件進行有限單元法模擬計算，應(yīng)用以上推導(dǎo)的鐵路軌下基礎(chǔ)彈性層狀結(jié)構(gòu)計算方法建立起鐵路系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)動、靜力學(xué)理論計算模型。
　　在以上理論計算模型及相應(yīng)求解方法推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，采用MATLAB數(shù)學(xué)工具軟件平臺編制計算程序，

3、從而達到理論模型求解的電算實現(xiàn)，并針對有砟軌道鐵路以及傳統(tǒng)板式無砟軌道鐵路等典型結(jié)構(gòu)進行靜力學(xué)實例分析，分別采用本文計算程序以及通用有限元計算程序進行計算對比，通過計算獲得有砟軌道軌下基礎(chǔ)最大豎向位移分別為1.50mm以及1.95mm、最大豎向應(yīng)力分別為0.34MPa以及0.21MPa，其計算結(jié)果差異較小；板式無砟軌道鐵路軌下基礎(chǔ)最大豎向位移分別為0.40mm以及1.20mm、最大豎向應(yīng)力分別為0.11MPa以及0.26MPa，其計算結(jié)

4、果對比相對差異略大，然根據(jù)剛性板變形及其受力的特點考慮，本文程序計算結(jié)果與實際剛性板受力狀態(tài)更為接近。針對秦沈線典型試驗工況，采用本文計算方法獲得軌下基礎(chǔ)頂面最大豎向動應(yīng)力以及豎向動位移分別為83.0kPa和0.58mm，與相關(guān)參考文獻中的現(xiàn)場測試結(jié)果以及計算結(jié)果差別較小，實例分析結(jié)果驗證了本文提出的鐵路軌下基礎(chǔ)彈性層狀結(jié)構(gòu)計算方法的可靠性。
　　最后，基于本文推導(dǎo)的鐵路軌下基礎(chǔ)三維多層彈性層狀體系理論計算方法，參考我國公路路基路