無砟軌道路基動力參數反求與過渡段優(yōu)化設計研究.pdf

1、室內試驗、模型試驗均不能真實反映路基的動剪應變，現場試驗難以提出合理的路基技術條件及合理結構體系，諸如此類復雜問題必須通過數值計算來解決，但“參數給不準”及“模型給不準”已成為數值計算應用難以突破技術“瓶頸”。由反問題精確求得路基動力計算參數，再由正問題分析路基動力特性和狀態(tài)，是解決路基技術條件及合理結構體系問題的最佳解決途徑，但反問題不適定性、極度非線性和大計算量等特點，對其穩(wěn)定近似解的計算方法選擇帶來了巨大挑戰(zhàn)。
　　實際上，

2、路基長期穩(wěn)定性及變形取決于路基服役狀態(tài)，而路基服役狀態(tài)與密實程度、圍壓、加載頻率、含水率等因素密切相關，但當前缺乏路基尤其是過渡段路基滿足行車舒適性要求的結構設計參數、技術條件與評判標準以及保持長期動力穩(wěn)定性的技術參數、研究方法與評判指標等。
　　因此，本文針對于上述諸多問題，并依托現有的高速鐵路路基測試數據，展開進一步的室內外試驗、建立數值仿真模型，對基床底層填料力學特性和構筑物間短路基過渡段的結構形式與設計參數進行了較全面的研

3、究，取得了塊石類A、B組填料以及線路服役狀態(tài)、路基殘余變形預測、路基面動力設計參數、構筑物過渡段短路基設計參數等一系列成果，具體如下：
　　（1）通過現場動響應測試，分析并評價了高速鐵路無砟軌道路基的服役狀態(tài)，揭示了運營后的高速鐵路路基動力性狀。
　　（2）基于現有的巖土動強度理論，構建了以“臨塑動強度”為控制指標的無砟軌道路基結構“應變增量控制設計方法”。在室內外試驗與數值模型分析的基礎上，揭示了高速鐵路路基“臨塑動強度”

4、的影響因素，即路基填筑體的“臨塑動強度”與壓實程度、圍壓、加載頻率、含水率等因素密切相關，提出了無砟軌道路基不同壓實標準下的“臨塑動強度”建議值。在設計允許的行車速度范圍內，運營列車的密度以及編組的增加，對既有無砟軌道路基的服役狀態(tài)不會產生不良影響，而運行速度的增加，即意味著軸重作用頻率的增加，將會使路基“臨塑動強度”的降低，進而導致路基病害增加，線路平順性變差。
　　（3）通過塊石類A、B組填料的動三軸試驗，建立小變形的前提下的

5、路基填料的動剪切模量比 maxGd/Gd和阻尼比D隨動剪應變γ變化的曲線關系，以及大變形的動荷載-變形特性曲線，完成適合于既有線無砟軌道基床底層、路基本體的累積塑性應變與動偏應力及振次關系；通過建立車-軌-路仿真模型，分析并評價高速鐵路各類路基的服役狀態(tài)以基床底層土體和路基本體的累積塑性應變，并驗證其有效性。
　　（4）基于高速鐵路的動車軌檢實測得到的軌面不平順數據，結合動三軸試驗與車-軌-路的動力有限元數值分析成果，研究提出了采

6、用基于混合模型與多參數相互影響的連續(xù)域組合優(yōu)化蟻群算法，利用動車軌檢不平順數據，優(yōu)選高速鐵路路基的動力計算參數，解決了高速鐵路路基服役狀態(tài)評估參數難以確定的難題，同時根據優(yōu)選確定的參數，可以進一步預測分析高速鐵路的服役狀態(tài)，以及對路基變形病害的分析與評估。采用多參數相互影響的連續(xù)域組合優(yōu)化蟻群算法求得路基參數，并結合Chai和Miura修正指數模型計算高速鐵路路基累計塑性變形，實測值驗證此方法的有效性和精確性。
　?。?）基于混合