地震作用下有砟軌道動力響應及行車安全性研究.pdf

1、我國幅員遼闊，鐵路作為主要的交通運輸方式，在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用。同時，我國地處世界兩大主要地震帶，地震活動頻繁、分布廣泛、強度大，是一個地震災害嚴重的國家。鐵路線路的運營里程通常較長，不可避免地會經(jīng)過地震帶，有砟軌道作為傳統(tǒng)的軌道結構形式，占鐵路運營總里程的比例很大，在地震作用下會因為失穩(wěn)壓屈而產(chǎn)生彎曲變形，同時結構內(nèi)部存在較大的內(nèi)力，這會加劇軌道結構的破壞，影響列車的正常運行。另外，地震動會通過軌道結構傳遞到正在運行的列車上

2、進而威脅行車安全。因此，有必要對地震作用下有砟軌道的響應和行車安全性展開研究。
　　以結構動力學理論為基礎，利用有限元軟件ANSYS建立了有砟軌道結構三維動力有限元模型。選取典型的地震動記錄，規(guī)格化調(diào)整后作為激勵輸入到軌道模型中，在ANSYS軟件中對軌道結構的地震響應進行分析。軌道結構動力分析結果表明，地震作用下有砟軌道變形以波浪形橫移為主，鋼軌內(nèi)部存在較大的橫向彎矩和縱向力；鋼軌橫向位移、橫向彎矩以及縱向力均隨著地震動強度的增大

3、而增大；軌道結構在不同場地條件的地震動記錄作用下，其地震響應相差較大；道床阻力的降低是引起軌道結構嚴重震害的主要原因，隨著道床橫向阻力的降低，鋼軌的橫向位移和橫向彎矩急劇增大，鋼軌的縱向力則隨著道床縱向阻力的降低而呈現(xiàn)增大的趨勢，從有利于抗震的角度出發(fā)，需要保證道床能提供足夠的阻力；無縫線路內(nèi)部存在溫度力時軌道地震響應值明顯大于無溫度力時。
　　以多剛體系統(tǒng)動力學理論為基礎，利用 MSC.ADAMS/Rail軟件建立了車輛系統(tǒng)動力

4、學模型。從軌道模型中提取軌枕的振動加速度，并以此作為車輛系統(tǒng)的地震激勵，輸入到車輛動力學模型中，同時考慮軌道不平順的影響，利用 MSC.ADAMS/Rail軟件對地震作用下行車安全性展開研究。車輛系統(tǒng)動力分析結果表明，隨著地震動強度的增強、行車速度的提高，車輛的脫軌系數(shù)、輪重減載率和輪軌橫向力均呈現(xiàn)非線性增長的趨勢；當?shù)卣饎訌姸仍鰪姷揭欢ǔ潭葧r，車輛系統(tǒng)的安全性評價指標出現(xiàn)急劇增長的趨勢；最后，根據(jù)各安全性評價指標的限值，得到了El-C