高速鐵路樁板式低路堤動力響應特性研究.pdf

1、隨著高速列車運行速度的不斷提高，對低路堤的動力穩(wěn)定性提出了更高的要求。充分了解低路堤的動力響應是高速鐵路路基設(shè)計和保障鐵路運輸安全高效的需要。室內(nèi)動力試驗、現(xiàn)場動力響應測試、理論分析等都是研究路基動力響應的主要手段，室內(nèi)試驗由于受試驗設(shè)備、尺寸效應等的影響，難以保證物理參數(shù)滿足相似性要求，原位動力試驗在研究不同路基結(jié)構(gòu)振動響應與下沉特性時，具有獨特的優(yōu)勢。
　　本文以京滬高速鐵路樁板式低路堤動力特性為研究對象，分析了西南交通大學D

2、TS-1現(xiàn)場動力試驗系統(tǒng)的技術(shù)特點，利用DTS-1現(xiàn)場動力試驗系統(tǒng)對京滬樁板式低路堤進行了原位動力掃頻試驗和循環(huán)加載試驗，研究了樁板式低路堤的瞬時振動特性和長期動力穩(wěn)定性，結(jié)合數(shù)值計算方法對比分析其動力響應特性。本文主要研究結(jié)果如下:
　　首先，收集國內(nèi)外資料，對已有原位試驗系統(tǒng)的工作能力進行調(diào)研，總結(jié)了在高速運行條件上現(xiàn)場動力試驗相應的技術(shù)難題;分析了西南交通大學DTS-1現(xiàn)場動力試驗系統(tǒng)的多指標變頻變幅調(diào)控的寬頻梯級加載技術(shù)，

3、并結(jié)合工程應用情況對其進行穩(wěn)定性分析。
　　其次，針對樁板結(jié)構(gòu)支承無砟軌道低路堤典型路基段，該工點的主要特點是在樁板結(jié)構(gòu)與無砟軌道板之間填筑了一層1.47m厚的粗顆粒土基床，形成樁板結(jié)構(gòu)-粗顆粒夾層-無砟軌道板整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，利用DTS-1現(xiàn)場動力試驗系統(tǒng)對其斷面進行原位動力掃頻試驗和循環(huán)加載試驗。掃頻激振試驗發(fā)現(xiàn)，在DTS-1現(xiàn)場動力試驗系統(tǒng)激振頻率由5.0Hz逐漸增大至25.0Hz時，樁板式低路堤加速度、速度、動土壓力和動位移等

4、動力響應參數(shù)逐漸增大，各動力響應參數(shù)與激振頻率近似呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，尤其樁板式低路堤面的單位振幅在掃頻激振頻率內(nèi)呈逐漸增大的基本規(guī)律，在激振頻率變化范圍內(nèi)，各加載斷面單位振幅均未出現(xiàn)峰值，綜合表明該工點樁板式低路堤未產(chǎn)生共振，同時反映該工點樁板式低路堤自振基頻高于25Hz;而路基動剛度隨激振頻率的增加有所下降，達到17Hz以后基本上能保持穩(wěn)定。
　　循環(huán)加載試驗發(fā)現(xiàn)，在20.0Hz的激振頻率條件下，在激振0～70萬次范圍內(nèi)測點動態(tài)響

5、應上下波動較為明顯，在循環(huán)加載70萬次后樁板式低路堤各測點的動態(tài)響應基本上保持穩(wěn)定，在循環(huán)加載70萬次后樁板式低路堤各典型斷面路基面動剛度基本上保持穩(wěn)定。
　　最后，建立了激振器-樁板式低路堤的三維動力數(shù)值計算模型，研究了頻變擾力作用下樁板式低路堤的動力響應及其分布規(guī)律，并與現(xiàn)場掃頻試驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明，隨著路堤深度的增加，加速度和動土壓力等動力響應參數(shù)逐漸衰減，沿路堤縱向呈“倒三角形”的分布規(guī)律;在20.0Hz的激振頻率