地鐵無碴軌道整體道床病害理論分析及有限元模擬.pdf

1、整體道床是一種新型軌下基礎結構形式,具有穩(wěn)定性好、軌道平順性高、剛度均勻性好、少維修等優(yōu)點。隨著我國高速鐵路和城市地下交通建設的快速發(fā)展,無碴軌道整體道床的應用將越來越廣泛。但受列車振動、結構性能、水文地質、施工質量等方面的影響,一旦出現(xiàn)道床混凝土下沉破損等病害,將給軌道維修帶來更大的困難和更高的維修費用。本文從現(xiàn)場觀測、理論研究、數(shù)值模擬三方面對無碴軌道整體道床病害進行了研究,主要研究內容和成果如下:
　　(1)建立了地鐵無碴軌

2、道下沉破損病害力學分析模型。該模型考慮了軌道結構各組成部分,將列車荷載簡化為集中荷載,鋼軌、道床混凝土結構模擬為層狀梁,將病害模擬為回填層的抗力系數(shù)的減少或去掉空洞部分彈性基礎支撐的方法來進行模擬。通過一定的假定與簡化建立了雙層彈性地基梁的無碴軌道病害力學分析模型。
　　(2)推導和求解了無碴軌道病害力學分析模型的四級微分方程。利用MATLAB軟件編寫計算程序,對無碴軌道整體道床進行了不同工況下的力學分析,并得出:當回填層抗力系數(shù)

3、小于500MPa/m時必須做相應加強處理、病害位置發(fā)生在道床板跨中0.5m范圍下時,對整個道床結構的影響最大、在病害范圍接近0.5m時沉降變形達20mm,隨著病害范圍繼續(xù)擴大將超出了安全范圍等結論。并通過與文獻數(shù)據及現(xiàn)場觀測數(shù)據對比驗證了模型的正確性。
　　(3)利用大型有限元軟件ABAQUS,建立了三維無碴軌道病害有限元分析模型,對無碴軌道在不同病害影響系數(shù)及不同病害狀態(tài)進行模擬分析。根據計算結果得出:當回填層抗力系數(shù)逐漸降低時