沖擊荷載作用下CRTS Ⅲ型板式軌道-路基動力特性研究.pdf

1、目前，中國高速鐵路已經(jīng)由大規(guī)模設(shè)計與建造進(jìn)入長期安全穩(wěn)定運(yùn)營階段，如何實(shí)現(xiàn)如此大規(guī)模高速鐵路長期高安全、高穩(wěn)定的運(yùn)營，面臨著巨大挑戰(zhàn)。我國高速鐵路空間跨度廣、服役條件復(fù)雜，在高速列車動荷載反復(fù)作用下，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性狀的演變不可避免，例如鋼軌接頭焊縫不平順、路基不均勻沉降等都會加劇輪軌間動力沖擊作用，導(dǎo)致整個軌道結(jié)構(gòu)動力特性和服役性能發(fā)生變化。因此，開展無砟軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的動力特性研究具有很強(qiáng)的理論意義和工程應(yīng)用背景。本文利用落

2、軸試驗和有限元方法，針對CRTSⅢ型板式無砟軌道在沖擊荷載作用下無砟軌道-路基動力特性進(jìn)行研究，主要包括以下研究內(nèi)容和結(jié)論:
　　利用CRTSⅢ型板式無砟軌道-路基系統(tǒng)實(shí)尺模型和落軸試驗車，開展了不同落軸高度及加載位置下的落軸沖擊試驗，研究了落軸荷載作用下無砟軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)振動傳遞規(guī)律以及加載位置對振動特性的影響，同時運(yùn)用Ansys/LS-Dyna軟件進(jìn)行了軌道-路基落軸沖擊動力有限元模擬分析，在試驗和數(shù)值結(jié)果對比驗證的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)

3、研究了軌道和路基結(jié)構(gòu)動應(yīng)力分布規(guī)律，比較了落軸高度和加載位置對動應(yīng)力分布的影響。結(jié)果表明:無砟軌道具有良好的荷載擴(kuò)散和減振能力。無砟軌道軌道結(jié)構(gòu)動應(yīng)力幅值沿線路橫向分布總體上呈駝峰形分布，沿線路縱向大致呈正態(tài)分布。路基中動應(yīng)力幅值在底座板寬度范圍內(nèi)沿線路橫向分布比較均勻;沿線路縱向大體上呈正態(tài)分布;不同深度處和不同橫向位置處路基動應(yīng)力衰減速度不同。軌道和路基動力響應(yīng)幅值總體上隨落軸高度增加而線性增加，但沿線路縱橫向分布規(guī)律不變。相對于板

4、中加載，板端加載時自密實(shí)層振動加速度幅值和頻率明顯增大，其他軌道和路基各層面動應(yīng)力幅值均有所增大，越靠近加載點(diǎn)增幅越明顯，但是兩種加載條件下軌道和路基結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅值分布規(guī)律基本一致。
　　利用Ansys/LS-Dyna建立了車輛-CRTSⅢ型板式無砟軌道-路基系統(tǒng)垂向耦合有限元模型，利用經(jīng)典的車輛-軌道耦合動力學(xué)方法驗證了模型的正確性，研究了車輛通過焊縫不平順及路基不均勻沉降時的軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動力特性，并對不同類型焊縫不平順以及不同參

5、數(shù)余弦型不均勻沉降對系統(tǒng)動力特性的影響進(jìn)行了研究和對比，結(jié)果表明:鋼軌焊縫不平順會引起車輛、軌道、路基系統(tǒng)動力學(xué)性能不同程度的變化，與不平順直接接觸的車輛和軌道等部件變化比較強(qiáng)烈。不同形式的焊縫不平順對系統(tǒng)影響程度各有不同，凹、凸型焊縫不平順對動力特性的影響相對接近，凹型焊縫不平順疊加一短波不平順后，系統(tǒng)動力特性顯著增大。路基在發(fā)生不均勻沉降時，路基以上各層結(jié)構(gòu)在自重作用下發(fā)生跟隨性變形，嚴(yán)重時底座板和基床表層之間會形成脫空。在行車條件