优秀研究生学位论文题录展示

高速铁路路基动态响应分析及模型实验装置研制

专 业: 岩土工程
关键词: 路基动力学 作动器 有限元分析 高速铁路 铁路路基 动态响应
分类号: U211.2  U213.1
形 态: 共 86 页 约 56,330 个字 约 2.694 M内容
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内容摘要


建设于中南大学的“高速铁路建造技术国家工程实验室”的无碴轨道-路基实验系统,路基模型尺寸为长30m、宽15m、高度6m(含3m地槽),主要用来研究列车荷载下路基结构的动态响应特性。

在运行速度高达350km\h情况下,如何通过作动器来模拟其作用效果具有重要的研究意义。

本文参照CRH3型动车组中间车进行荷载设计,考虑相邻两个转向架轮载间的叠加效应,在路基中间扣件处设置多个作动器模拟扣件传力,通过数值分析,确定作动器选型的参考参数和反力架的设计尺寸。

主要研究工作如下:

1、采用ANSYS有限元分析软件,根据轨道-路基系统各部分在列车荷载下的变形与振动特性及实际模型尺寸,建立了板式无碴轨道-路基系统分析模型。

2、分析了列车速度350km\h、轮载85kN的两个转向架荷载下路基纵向中间横截面钢轨正下方不同深度处的竖直应力、等效应力、竖直位移、竖直应变、等效应变、速度和加速度随时间及各响应幅值随深度变化关系。

可见,两转向架轮载间存在叠加效应,且随深度增加,响应存在扩散和衰减现象,并建议路基设计时考虑共振的影响。

3、通过数值分析,得到了扣件最大反力、频率和轨道板项面最大位移与列车运行速度和轮载的关系。

结合现有相似的实测数据,得到在列车轮载85kN、速度350km\h的情况下设置长度11.05m、布置间距为0.65m的作动器选型参考参数:

力幅值76.5kN,行程0.78mm,频率40Hz;同等条件下设置长度11.05m、布置间距为1.95m的作动器选型参考参数:

力幅值164.07kN,行程1.05mm,频率40Hz。

4、探讨了间距为0.65m的18个作动器加载、间距为1.95m的6个作动器直接和间接加载模拟扣件传力的效果,得出它们都能达到很好的模拟效果。

5、参照MTS加载门架各部分构造,结合实验模型尺寸、作动器参数要求及50t静载作用下的最大横梁变形≤1.0mm的要求,通过静力、模态和谐响应分析,得到了加载反力架的建议设计尺寸..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1研究的目的和意义
1.2无碴轨道结构研究现状
1.2.1国外研究现状
1.2.2国内研究现状
1.3高速铁路轨道-路基系统研究现状
1.3.1路基土动变形的研究
1.3.2轨道-路基系统动态响应研究
1.4路基结构模型试验研究
1.5本文主要工作
第二章 轨道-路基系统模型的有限元分析
2.1有限单元法基本原理和方法
2.1.1数值分析方法简介
2.1.2 ANSYS软件简介
2.2模型的建立
2.2.1模型里结构单元的选取
2.2.2各种单元的连接处理
2.2.3边界处理方法简介
2.3材料参数的选取
2.3.1钢轨参数的选取
2.3.2轨下胶垫结构参数的选取
2.3.3轨道板参数的选取
2.3.4 CA砂浆参数的选取
2.3.5混凝土承载层参数的选取
2.3.6级配碎石基床表层参数的选取
2.3.7 A、B组填料基床底层与路基本体参数的选取
2.4匀速荷载下的动态响应分析
2.4.1模型尺寸与边界条件的选取
2.4.2匀速荷载下动态响应分析
2.5本章小结
第三章 间距为0.65m的作动器参数确定及模拟效果分析
3.1作动器模拟列车高速运行
3.2作动器加载幅值的确定
3.2.1静载下各个扣件的反力
3.2.2移动荷载下的扣件反力
3.3作动器行程的确定
3.4作动器频率的确定
3.5作动器模拟扣件传力效果分析
3.6本章小结
第四章 间距为1.95m的作动器参数确定及模拟效果分析
4.1作动器加载方式
4.1.1间接加载
4.1.2直接加载
4.2作动器参数确定
4.3作动器模拟扣件传力效果分析
4.4本章小节
第五章 轨道-路基结构模型加载装置设计
5.1反力架尺寸的确定
5.2反力架在荷载下的特性分析
5.2.1静力分析
5.2.2动力分析
5.3反力架加斜撑后在荷载下的特性分析
5.3.1静力分析
5.3.2动力分析
5.4作动器最后行程确定
5.4.1间距0.65m的作动器最后行程确定
5.4.2间距1.95m的作动器最后行程确定
5.5本章小结
第六章 结论
6.1本文主要结论
6.2有待进一步研究的工作
参考文献

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中图分类: > U211.2 > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路理论
其他分类: > U213.1 > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路构造

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