高速鐵路樁板式低路堤動(dòng)力響應(yīng)特性研究.pdf

1、隨著高速列車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)低路堤的動(dòng)力穩(wěn)定性提出了更高的要求。充分了解低路堤的動(dòng)力響應(yīng)是高速鐵路路基設(shè)計(jì)和保障鐵路運(yùn)輸安全高效的需要。室內(nèi)動(dòng)力試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試、理論分析等都是研究路基動(dòng)力響應(yīng)的主要手段，室內(nèi)試驗(yàn)由于受試驗(yàn)設(shè)備、尺寸效應(yīng)等的影響，難以保證物理參數(shù)滿足相似性要求，原位動(dòng)力試驗(yàn)在研究不同路基結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)與下沉特性時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
　　本文以京滬高速鐵路樁板式低路堤動(dòng)力特性為研究對(duì)象，分析了西南交通大學(xué)D

2、TS-1現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，利用DTS-1現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)京滬樁板式低路堤進(jìn)行了原位動(dòng)力掃頻試驗(yàn)和循環(huán)加載試驗(yàn)，研究了樁板式低路堤的瞬時(shí)振動(dòng)特性和長期動(dòng)力穩(wěn)定性，結(jié)合數(shù)值計(jì)算方法對(duì)比分析其動(dòng)力響應(yīng)特性。本文主要研究結(jié)果如下:
　　首先，收集國內(nèi)外資料，對(duì)已有原位試驗(yàn)系統(tǒng)的工作能力進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)了在高速運(yùn)行條件上現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)相應(yīng)的技術(shù)難題;分析了西南交通大學(xué)DTS-1現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的多指標(biāo)變頻變幅調(diào)控的寬頻梯級(jí)加載技術(shù)，

3、并結(jié)合工程應(yīng)用情況對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析。
　　其次，針對(duì)樁板結(jié)構(gòu)支承無砟軌道低路堤典型路基段，該工點(diǎn)的主要特點(diǎn)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(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)其斷面進(jìn)行原位動(dòng)力掃頻試驗(yàn)和循環(huán)加載試驗(yàn)。掃頻激振試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在DTS-1現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)激振頻率由5.0Hz逐漸增大至25.0Hz時(shí)，樁板式低路堤加速度、速度、動(dòng)土壓力和動(dòng)位移等

4、動(dòng)力響應(yīng)參數(shù)逐漸增大，各動(dòng)力響應(yīng)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(diǎn)樁板式低路堤未產(chǎn)生共振，同時(shí)反映該工點(diǎn)樁板式低路堤自振基頻高于25Hz;而路基動(dòng)剛度隨激振頻率的增加有所下降，達(dá)到17Hz以后基本上能保持穩(wěn)定。
　　循環(huán)加載試驗(yàn)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(cè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)響

5、應(yīng)上下波動(dòng)較為明顯，在循環(huán)加載70萬次后樁板式低路堤各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(dòng)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(dòng)力數(shù)值計(jì)算模型，研究了頻變擾力作用下樁板式低路堤的動(dòng)力響應(yīng)及其分布規(guī)律，并與現(xiàn)場(chǎng)掃頻試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，隨著路堤深度的增加，加速度和動(dòng)土壓力等動(dòng)力響應(yīng)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