本文關(guān)鍵詞：北京地鐵無(wú)砟軌道開(kāi)裂機(jī)理及其對(duì)列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全的影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：近年來(lái),城市軌道交通飛速發(fā)展,地鐵系統(tǒng)在公共交通系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要。與道路交通相比,其具有運(yùn)量大、時(shí)間準(zhǔn)、污染少和安全舒適等顯著的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)各大城市的地鐵每天都擔(dān)負(fù)著繁重的運(yùn)營(yíng)任務(wù),線路軌道結(jié)構(gòu)作為其下部基礎(chǔ)長(zhǎng)期承受上部列車(chē)碾壓、振動(dòng)、摩擦和沖擊及環(huán)境溫度作用,在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的傷損,如鋼軌磨耗、掉塊,扣件丟失、彈條斷裂,軌枕塊和道床混凝土開(kāi)裂,以及下部基礎(chǔ)下沉等。在軌道結(jié)構(gòu)諸多傷損中,養(yǎng)護(hù)維修部門(mén)對(duì)于列車(chē)直接接觸的鋼軌、扣件的探傷和維修已經(jīng)十分完善,但是對(duì)于道床混凝土結(jié)構(gòu)的傷損并沒(méi)有建立完善的養(yǎng)護(hù)維修制度。調(diào)查發(fā)現(xiàn),北京地鐵大量整體道床出現(xiàn)裂紋傷損,尤其是一些建設(shè)較早的線路,地鐵1、2號(hào)線。裂紋傷損降低了軌道結(jié)構(gòu)的耐久性和絕緣性能,造成軌道不平順,影響乘車(chē)舒適度和運(yùn)營(yíng)安全。因此,整體道床的開(kāi)裂問(wèn)題亟待研究。本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)北京地鐵短枕式整體道床混凝土裂縫進(jìn)行實(shí)際調(diào)研和理論研究： (1)對(duì)北京地鐵無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)傷損情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì),按照裂紋傷損和非裂紋傷損進(jìn)行了分類(lèi)。總結(jié)了無(wú)砟軌道裂紋形成的原因,主要是由于施工技術(shù)和質(zhì)量、溫度、混凝土收縮以及車(chē)輛荷載等方面的原因引起的。同時(shí)對(duì)北京地鐵已經(jīng)采取的緩解道床開(kāi)裂的措施進(jìn)行了分析,指出了其中的不足之處。 (2)建立了道床板有限元模型,對(duì)其施加列車(chē)荷載和溫度荷載,得到道床板在列車(chē)荷載和溫度荷載分別作用下的應(yīng)力分布圖和裂紋的萌生位置。其中列車(chē)荷載根據(jù)實(shí)際列車(chē)運(yùn)行情況和線路情況分三種工況予以考慮。最終通過(guò)分析確定裂紋的萌生位置位于枕角處,并大致沿45。方向擴(kuò)展。 (3)應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)線彈性斷裂力學(xué)的相關(guān)理論建立了含初始裂紋的有限元模型,利用擴(kuò)展有限元方法對(duì)裂紋發(fā)展進(jìn)行模擬。得出列車(chē)荷載作用下20mm長(zhǎng)度裂紋的裂紋張開(kāi)量和應(yīng)力強(qiáng)度因子值；隨著裂紋的擴(kuò)展,得到裂紋的長(zhǎng)度和裂紋張開(kāi)量以及應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系。 (4)在損傷力學(xué)的基礎(chǔ)上,引入損傷函數(shù)來(lái)模擬道床裂紋傷損,進(jìn)行動(dòng)力分析。計(jì)算得出含裂紋軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律與不含裂紋的軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比,得出了道床裂紋使得軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)增大,尤其是對(duì)道床混凝土及其以下結(jié)構(gòu)影響顯著的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：短枕式整體道床 裂紋 擴(kuò)展有限元 車(chē)輛-軌道耦合模型 動(dòng)力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U216.42;U298
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 研究目的和意義11-13
• 1.2 混凝土斷裂國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 混凝土的損傷斷裂過(guò)程13-15
• 1.2.2 混凝土開(kāi)裂的裂縫模型15-18
• 1.2.3 混凝土裂紋的數(shù)值模擬方法18-20
• 1.3 無(wú)砟軌道開(kāi)裂研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.1 無(wú)砟軌道混凝土裂縫分類(lèi)及成因20-23
• 1.3.2 無(wú)砟軌道混凝土裂縫國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容24-27
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容24-26
• 1.4.2 技術(shù)路線26-27
• 2 地鐵整體道床開(kāi)裂模型的建立27-39
• 2.1 擴(kuò)展有限元基本理論27-30
• 2.1.1 單位分解法(PUM)27-28
• 2.1.2 擴(kuò)展有限元法(XFEM)28-30
• 2.2 斷裂準(zhǔn)則的選擇30-32
• 2.3 有限元模型的建立32-38
• 2.3.1 有限元軟件及求解器選取32-33
• 2.3.2 有限元模型的建立33-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 3 北京整體道床裂紋傷損現(xiàn)場(chǎng)綜合調(diào)研39-55
• 3.1 北京地鐵無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)概況39-43
• 3.2 無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)傷損類(lèi)型及原因分析43-50
• 3.2.1 地鐵無(wú)砟軌道道床結(jié)構(gòu)傷損分類(lèi)43-48
• 3.2.2 地鐵無(wú)砟軌道裂紋及其原因分析48-50
• 3.3 北京地鐵針對(duì)整體道床裂紋整治50-53
• 3.3.1 緩解措施總結(jié)50-52
• 3.3.2 存在的不足52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 4 無(wú)砟軌道裂紋發(fā)生發(fā)展機(jī)理研究55-75
• 4.1 混凝土結(jié)構(gòu)線彈性斷裂力學(xué)基礎(chǔ)55-59
• 4.1.1 裂紋擴(kuò)展類(lèi)型55-56
• 4.1.2 裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)56-58
• 4.1.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子58-59
• 4.2 裂縫萌生位置的確定59-68
• 4.2.1 列車(chē)荷載作用下確定初始裂紋萌生位置59-66
• 4.2.2 溫度荷載作用下確定初始裂紋萌生位置66-68
• 4.3 裂紋擴(kuò)展過(guò)程模擬68-73
• 4.3.1 列車(chē)荷載作用下裂紋的發(fā)展69-71
• 4.3.2 裂紋長(zhǎng)度對(duì)裂紋發(fā)展的影響71-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 5 無(wú)砟軌道裂縫對(duì)運(yùn)營(yíng)安全影響研究75-93
• 5.1 道床裂紋傷損的體現(xiàn)75-77
• 5.1.1 傷損力學(xué)基礎(chǔ)75-76
• 5.1.2 整體道床裂紋傷損76-77
• 5.2 車(chē)輛的安全平順性指標(biāo)及軌道動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)77-88
• 5.2.1 含裂縫道床的無(wú)砟軌道振動(dòng)響應(yīng)79-84
• 5.2.2 含裂縫與不含裂縫無(wú)砟軌道振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比84-88
• 5.3 車(chē)速對(duì)含裂縫無(wú)砟軌道振動(dòng)響應(yīng)的影響88-90
• 5.4 本章小結(jié)90-93
• 6 總結(jié)與展望93-95
• 6.1 總結(jié)93-94
• 6.2 展望94-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士期間取得的研究成果99-103
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集103

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：344971