本文關(guān)鍵詞：高速鐵路路橋過(guò)渡段軌道動(dòng)力特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京交通大學(xué)》 2015年

高速鐵路路橋過(guò)渡段軌道動(dòng)力特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

郝建芳  

【摘要】：長(zhǎng)期以來(lái),路橋過(guò)渡段作為鐵路交通中的突出難點(diǎn)之一,一直困擾著鐵路設(shè)計(jì)及工務(wù)工作者。早期由于車輛速度低,過(guò)渡區(qū)段平順度的要求較低,且多采用有砟軌道結(jié)構(gòu),因此在對(duì)路橋過(guò)渡段處理時(shí)往往是出現(xiàn)問(wèn)題后再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修,而真正從設(shè)計(jì)上對(duì)路橋過(guò)渡段的處理則較少。隨著鐵路運(yùn)行速度的提高以及不同種類無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,過(guò)渡段沉降及剛度變化等問(wèn)題日益凸顯。大量高架結(jié)構(gòu)形式的采用帶來(lái)路橋過(guò)渡設(shè)置較多的同時(shí),無(wú)砟軌道與有砟軌道的交替使用又帶來(lái)了有砟—無(wú)砟問(wèn)題的疊加,而CRTS Ⅱ型板式無(wú)砟軌道臺(tái)后錨固體系的采用對(duì)路橋過(guò)渡段剛度設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定程度的不明確性,過(guò)渡段剛度變化變得更加復(fù)雜。高速鐵路過(guò)渡段問(wèn)題成為高速鐵路設(shè)計(jì)中亟待解決的問(wèn)題之一。 本論文針對(duì)高速鐵路路橋過(guò)渡段、路橋過(guò)渡段與有砟—無(wú)砟過(guò)渡相疊加以及新型CRTS Ⅱ型板式無(wú)砟軌道臺(tái)后錨固體系過(guò)渡等多種過(guò)渡段型式,建立精細(xì)的車輛—軌道—線下過(guò)渡段空間動(dòng)力學(xué)耦合模型,對(duì)過(guò)渡段動(dòng)態(tài)沖擊響應(yīng)進(jìn)行綜合分析,并對(duì)不同過(guò)渡段處理方式的影響效果進(jìn)行綜合評(píng)估,給出不同類型過(guò)渡段的設(shè)計(jì)建議,為高速鐵路不同類型過(guò)渡段的設(shè)計(jì)提供理論支撐。本文所做的研究工作如下： (1)總結(jié)高速鐵路過(guò)渡段的種類以及不同剛度過(guò)渡段處理措施研究及應(yīng)用現(xiàn)狀。 對(duì)國(guó)內(nèi)高速鐵路過(guò)渡段類型進(jìn)行了歸納與總結(jié),以路橋過(guò)渡段為典型研究對(duì)象,總結(jié)了過(guò)渡段的病害情況以及不同過(guò)渡段處理方式及其處理效果。對(duì)過(guò)渡段理論研究現(xiàn)狀進(jìn)行了匯總,分析了現(xiàn)有研究的不足,針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀擬定本文的研究?jī)?nèi)容。 (2)建立高速鐵路車輛—軌道—過(guò)渡段基礎(chǔ)空間耦合仿真模型,模型驗(yàn)證。 運(yùn)用三維有限元仿真建模方法,通過(guò)對(duì)過(guò)渡段區(qū)域內(nèi)材料及結(jié)構(gòu)參數(shù)的查找與分析,建立可靠的過(guò)渡段動(dòng)力分析模型,所建立的模型主要包括車輛—無(wú)砟(有砟)軌道—路基橋梁過(guò)渡段仿真模型、車輛—有砟—無(wú)砟過(guò)渡段—路基橋梁過(guò)渡段疊加模型、車輛—無(wú)砟(有砟)軌道—端刺—路基橋梁過(guò)渡段等模型,所建立的模型耦合程度較高,考慮的因素較為全面,計(jì)算結(jié)果可靠。 (3)分別分析路橋過(guò)渡段由于剛度差異以及不均勻沉降而產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)。 分別對(duì)不同車輛運(yùn)營(yíng)速度情況下車輛通過(guò)有砟和無(wú)砟軌道路橋過(guò)渡段時(shí)由路基與橋梁剛度差異以及路橋交界處不均勻沉降造成的沖擊效應(yīng)進(jìn)行了評(píng)估,指出路橋交界處不均勻沉降是產(chǎn)生路橋過(guò)渡段沖擊響應(yīng)的主要因素。針對(duì)臺(tái)后不均勻沉降問(wèn)題,選取不同沉降差,對(duì)沉降差的限制進(jìn)行了研究,指出臺(tái)后不均勻沉降差應(yīng)控制在20m范圍內(nèi)20mmm的限值。 (4)分析CRTS Ⅰ型板式無(wú)砟軌道臺(tái)后端梁及CRTS Ⅱ型板式無(wú)砟軌道臺(tái)后端刺結(jié)構(gòu)對(duì)過(guò)渡段動(dòng)態(tài)沖擊效應(yīng)的影響。 對(duì)兩種無(wú)砟軌道臺(tái)后端梁及端刺設(shè)置時(shí)車輛運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比分析,分析結(jié)果表明,端梁設(shè)置后對(duì)軌道結(jié)構(gòu)沖擊影響較小,端刺設(shè)置后在主端刺位置處由于剛度較大,會(huì)產(chǎn)生—定程度的沖擊,因此存在臺(tái)后及主端刺位置兩處沖擊,且兩次沖擊程度相當(dāng)。 (5)針對(duì)倒T型端刺及Π型端刺在主端刺位置處產(chǎn)生的二次沖擊,研究合理的處理方式,為消除主端刺后二次沖擊問(wèn)題提供了思路。 通過(guò)對(duì)主端刺后的二次沖擊效應(yīng)程度進(jìn)行了分析,并以主端刺后路基換填及主端刺后設(shè)置過(guò)渡板這兩種方式情況下端刺區(qū)二次沖擊情況進(jìn)行了評(píng)估,指出主端刺后路基換填的優(yōu)勢(shì),并對(duì)端刺后過(guò)渡板的合理設(shè)置厚度進(jìn)行了分析,提出了主端刺后過(guò)渡板的厚度不應(yīng)超過(guò)300mmm。 (6)分析不同過(guò)渡段處理措施對(duì)高速鐵路路橋過(guò)渡段與有砟—無(wú)砟過(guò)渡段相疊加情況下的動(dòng)力響應(yīng)的影響。 對(duì)車輛不同速度通過(guò)路橋過(guò)渡段與有砟—無(wú)砟過(guò)渡段時(shí)列車運(yùn)營(yíng)安全性、舒適性及軌道振動(dòng)響應(yīng)等指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)估,對(duì)過(guò)渡段設(shè)置位置(橋上、路基上或路橋過(guò)渡段處)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析,對(duì)輔助軌設(shè)置、底座板伸長(zhǎng)、有砟軌枕加長(zhǎng)及加寬、道砟膠粘等措施對(duì)兩種過(guò)渡段疊加時(shí)影響效果進(jìn)行了評(píng)估,并對(duì)綜合處理方式進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上對(duì)高速鐵路有砟—無(wú)砟過(guò)渡段設(shè)計(jì)方法提出了錯(cuò)位分級(jí)的理念,為今后高速鐵路有砟—無(wú)砟過(guò)渡段的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 (7)對(duì)土質(zhì)路基和橋梁過(guò)渡段在使用倒T型端刺結(jié)構(gòu)的區(qū)域,計(jì)算列車循環(huán)荷載下路基長(zhǎng)期累積塑性變形,并對(duì)其上軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)行了分析。 建立列車運(yùn)行荷載作用下軌道和地基動(dòng)力相互作用的三維分析模型,求解出地基中動(dòng)偏應(yīng)力的分布,對(duì)列車循環(huán)動(dòng)荷載作用下路基累積塑性變形的現(xiàn)有預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了歸納總結(jié),使用了LiD.Q.和Selig提出的相應(yīng)的動(dòng)偏應(yīng)力、靜強(qiáng)度和其他參數(shù)的計(jì)算和確定方法,對(duì)路基沿深度方向、橫斷面、縱斷面的累積塑性變形進(jìn)行了分析。同時(shí)對(duì)路基累積變形下線路縱斷面上基床頂部、無(wú)砟軌道板和鋼軌的變形進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】：
【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】：2015
【分類號(hào)】：U448.13;U213.21
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高速鐵路路橋過(guò)渡段軌道動(dòng)力特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：176909