高速鐵路無砟軌道動力特性及相關(guān)應用研究.pdf

1、隨著鐵路朝著長大、高速、重載發(fā)展，軌道領(lǐng)域也取得了長足進步。無砟軌道在高速鐵路建設和運營中有諸多優(yōu)點，比如穩(wěn)定性好，養(yǎng)護維修量小，因而被廣泛地應用于世界各地的高速鐵路上。
　　 在綜合考慮了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域情況的基礎上，通過理論分析和實驗研究，建立了高速鐵路無砟軌道的分析模型和計算方法。主要工作和結(jié)論如下：
　　 1.建立高速動載作用下的無砟軌道計算模型和仿真方法
　　 為明確影響高速動荷載條件下軌道動力學特性的主

2、要因素，研究并比較了一系列不同的模型對列車動荷載的響應。
　　 在模型的參數(shù)方面，主要考慮了路基結(jié)構(gòu)、路基和橡膠墊板的阻尼，并考慮了由于軌枕點支承導致的軌道空間幾何不連續(xù)所引起的軌道-路基相互作用。
　　 基于彈性地基上的梁-板模型，建立了軌道的仿真模型，分析其動力學特性。鋼軌采用歐拉梁，承載層用彈性薄殼層模擬，扣件、CA砂漿和路基均采用彈簧阻尼器模擬，用有限單元方法進行建模。編制了仿真模型的計算程序，并用已有的結(jié)論進行

3、了驗證。
　　 總結(jié)并討論了高速鐵路軌道在動荷載作用下的特性和規(guī)律。
　　 計算給出了高速移動荷載下的軌道動力響應，并研究了列車速度對動力響應的影響。結(jié)果表明，隨著列車速度的提高，CA砂漿層的動彎應力和路基中的動應力均隨之增長。
　　 分析了由于高速列車對地面的激振引起的彈性附加牽引力。彈性附加牽引力的大小與空氣阻力引起的附加牽引力大小相當甚至更大。因此，在高速條件下，彈性附加牽引力的大小作為能量損失的根源之一，

4、是一項重要的設計準則。
　　 2.建立輪軌接觸不平順作用下的垂向力與變形計算模型和仿真方法
　　 建立了高速鐵路軌道不平順導致的輪軌相互作用模型，并進行了計算、模擬分析以及深入探討。
　　 基于線路垂向相互作用關(guān)系，用非線性有限元方法建立了軌道的整體模型，并編制了計算程序。將理論計算結(jié)果與遂渝線無砟軌道試驗段現(xiàn)場測試結(jié)果進行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者在很大程度上是一致的，計算和模擬分析所采用的方法是正確、合理的。
　

5、　 3.研究高速動載作用下剛度和阻尼對軌道性能的影響
　　 對剛度和阻尼的影響效果的研究表明，路基剛度主要影響底座板加速度，但影響較小。增大路基和橡膠墊板的阻尼能降低臨界速度下的軌道振動的放大效應，同時也會導致彈性牽引力的明顯增加。因而阻尼的增加會造成相當大的能量損失，這對高速交通是不利的。
　　 4.研究高速動載作用下列車臨界速度和路基狀況對無砟軌道性能的影響
　　 研究了恒定移動荷載下路基分層對軌道動力響應

6、的影響，結(jié)果表明這種影響是相當明顯的。
　　 結(jié)果顯示，列車的臨界速度受軌道和列車的自重恒載的限制，且大小接近于軌道周圍地面下的瑞利波速度。這個結(jié)論無論是對埋入式的無砟軌道還是對普通的有砟軌道都適用。臨界速度的大小主要取決于路基土的力學特性和含水量。松軟土的臨界速度大概在150-300 km/h之間，而現(xiàn)代的高速機車是可以達到這個速度的。因此必須仔細探討在這種情況下會出現(xiàn)什么問題。
　　 路基土層的厚度和力學性能的變化能