高速鐵路有砟道床二維離散元數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，我國(guó)高鐵總里程達(dá)到一萬(wàn)公里以上，營(yíng)運(yùn)高速鐵路里程穩(wěn)居世界第一。鐵路高速化的發(fā)展，導(dǎo)致有砟軌道在列車循環(huán)動(dòng)載荷作用下承受的振動(dòng)和沖擊加劇，軌道破壞速度加快，線路養(yǎng)護(hù)維修工作量增大。如何使高速鐵路有砟軌道能夠長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)營(yíng)，是一個(gè)至關(guān)重要、日益突出而又亟待解決的問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有砟軌道沉降中的90％以上是由道床下沉引起的，有砟軌道80％的養(yǎng)護(hù)維修工作是圍繞整治道床或道床病害引起的其它軌道病害問(wèn)題開(kāi)展的

2、。因此，伴隨著我國(guó)高速鐵路的迅猛發(fā)展，對(duì)高速鐵路有砟道床開(kāi)展研究工作具有重要意義。
　　本文在簡(jiǎn)要概述國(guó)內(nèi)外道砟或碎石集料研究、有砟道床試驗(yàn)研究以及離散單元法數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，采用二維離散元軟件PFC2D對(duì)高速鐵路特級(jí)道砟和道床進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要研究工作及結(jié)論有:(1)建立了高速鐵路特級(jí)道砟樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)道砟進(jìn)行單軸壓碎數(shù)值模擬試驗(yàn)，并按尺寸等級(jí)進(jìn)行Weibull統(tǒng)計(jì)，得到不同尺寸等級(jí)道砟顆粒殘存概率37％的特征強(qiáng)度

3、。考慮到道砟在道床內(nèi)位置和位置的隨機(jī)性，本文針對(duì)某一特定道砟進(jìn)行不同位置的單軸壓碎數(shù)值模擬試驗(yàn)，就加載位置對(duì)道砟破碎強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析。(2)三軸試驗(yàn)是研究道床特性的重要方法之一。本文在對(duì)高速鐵路特級(jí)道砟進(jìn)行雙軸試驗(yàn)數(shù)值模擬，分別對(duì)雙軸試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘訂握{(diào)載荷和循環(huán)簡(jiǎn)諧載荷。分析了圍壓對(duì)模型強(qiáng)度和軸向應(yīng)變的影響，結(jié)果表明，圍壓對(duì)模型強(qiáng)度和軸向應(yīng)變存在一定的影響，在適當(dāng)范圍內(nèi)提高圍壓有利于提高模型的強(qiáng)度和穩(wěn)定性;分析了加載速度對(duì)模型內(nèi)部顆粒

4、的影響，分析發(fā)現(xiàn)，在沖擊載荷作用下，模型內(nèi)顆粒更容易發(fā)生破碎;分析了循環(huán)簡(jiǎn)諧載荷頻率和幅值對(duì)模型軸向應(yīng)變的影響，發(fā)現(xiàn)載荷頻率和載荷對(duì)模型軸向應(yīng)變均存在一定的影響。(3)為深入研究高速鐵路有砟道床在載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，建立了高速鐵路有砟道床縱斷面三軌枕數(shù)值模型，分別對(duì)模型施加循環(huán)簡(jiǎn)諧載荷和列車動(dòng)載荷。對(duì)簡(jiǎn)諧載荷的幅值和頻率對(duì)軌枕和道床的位移、速度以及加速度的影響進(jìn)行了研究。分析了道床模型在列車動(dòng)載荷作用下軌枕和道床的位移、速度和加速度的