提速列車荷載下粉土的力學響應與路基穩(wěn)定性研究.pdf

1、列車循環(huán)荷載下路基表現(xiàn)出來的動力特性是引起線路運行條件惡化的主要原因。隨著列車速度提高、軸重增加、運量加大，加劇了線路和列車的振動，增加了路基承受動荷載與振動頻率的水平，提高了路基的振動加速度，加快了路基的累積變形和疲勞破壞。 當前，對鐵路既有線細粒土路基基床在提速列車動荷載與物理狀態(tài)改變下的動態(tài)參數(shù)及規(guī)律研究較少，特別是對黃河沖積粉土這種特殊的路基填料在密實度變化與增濕條件下的應力-應變關(guān)系、強度特點、以及在列車循環(huán)荷載下的動

2、態(tài)力學行為，甚至還沒有過專門的研究。而現(xiàn)行的提速線路路基技術(shù)條件沒有考慮列車荷載對路基的動力作用，使得列車長期運行對路基的影響難以定量計算，路基的評判與加固缺乏理論指導，給鐵路運輸帶來安全隱患。 本文在鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目“京九線粉土路基病害整治技術(shù)試驗研究（2005G012）”支持下，并結(jié)合鐵路提速現(xiàn)狀，以現(xiàn)場調(diào)查和實測為基礎(chǔ)，以室內(nèi)靜、動力學試驗為手段，通過理論分析和數(shù)值模擬，對提速列車荷載下粉土的力學響應與路基穩(wěn)定性

3、進行了研究，取得了以下幾個方面的研究成果： （1）通過試驗，掌握了黃河沖積粉土的土質(zhì)特性，對非飽和粉土在密實度變化與增濕條件下的應力-應變關(guān)系、屈服特性、以及強度特點進行了對比研究；調(diào)查了黃河沖積粉土鐵路路基的病害特點及現(xiàn)狀。 （2）通過試驗，認識了粉土在列車循環(huán)荷載與土體物理狀態(tài)改變下的變形與強度破壞演化機理，得到了影響粉土動態(tài)穩(wěn)定性的主要控制性因素；研究了列車循環(huán)荷載下粉土累積塑性變形、回彈變形、回彈模量、臨界動應力

4、和動強度的變化規(guī)律，建立了上述力學參數(shù)與動應力和土體物理狀態(tài)指標間的關(guān)系模型。 （3）采用車軌耦合動力模型及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，研究了提速列車動荷載的變化規(guī)律及數(shù)學模擬；通過ABAQUS建立軌道路基三維數(shù)值動力計算模型，對提速列車移動荷載下粉土路基的瞬態(tài)動力響應進行了分析，對比了列車軸重、速度、線路平順性對路基動力響應的影響，并將計算結(jié)果與實測現(xiàn)象進行了比較；此外，還探討了列車軸距、道床厚度、材料剛度、阻尼等參數(shù)對路基動力響應的影響規(guī)