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高速铁路轨道路基竖向动力响应研究

专 业: 道路与铁道工程
关键词: 高速铁路 轨道路基 竖向动力响应 有限元模型
分类号: U21
形 态: 共 129 页 约 84,495 个字 约 4.042 M内容
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内容摘要


随着列车速度不断提高,列车荷载对轨道路基动力效应越来越明显。

其动力响应规律是轨道路基设计、施工、养护的依据。

我国高速铁路快速发展使该课题越来越得到铁路工作者的重视。

本文在总结和吸取前人研究成果的基础上,从理论研究、数值模拟、现场试验三方面对轨道路基动力响应进行了研究,主要研究成果如下:1介绍了高速铁路轨道—路基结构形式,并对轨道路基动力响应研究历史与现状进行回顾和总结。

2建立了高速铁路路基轨道动力响应分析半解析模型。

该模型考虑了路基/轨道结构各组成部分、将列车荷载简化为移动谐振荷载、轨道结构模拟为层状梁、路基视为各向同性粘弹性半空间体。

通过傅立叶变换获得了控制方程在波数域内的解。

利用快速傅立叶变换,将波数域内解转换为空间域内的解,通过算例分析了荷载速度与频率对路基表面位移的影响。

3建立了车辆—轨道路基耦合作用下系统竖向动力响应分析有限元模型。

该模型首先车辆模拟为多自由度刚体、钢轨模拟为离散支承的梁单元、轨枕、道床、路基离散为八节点块体单元,并考虑了轮轨接触的非线性与道碴、路基材料本构关系的非线性。

然后利用粘弹性人工边界模拟路基的无限域,运用数值积分法与分离迭代法求解运动方程。

最后基于大型商业软件ANSYS的二次开发实现仿真分析,并通过与文献数据及现场测试数据对比验证了模型的正确性。

4以我国第一条铁路客运专线—秦沈客运专线轨道路基参数为基础,利用建立的车辆/轨道路基动力分析模型对轨道路基动力响应影响参数:

列车速度、轨面不平顺、道床与基床表层厚度、基床表层与路基刚度进行了分析。

根据计算结果,对秦沈客运专线轨道路基设计参数进行了评价。

5在秦沈客运专线试验段开展不同基床表层结构及路基、轨道动力响应现场测试,首次获得了列车速度为300km/h时基床表层路基动力响应试验数据。

对测试数据进行时频分析,研究不同基床表层结构在不同列车速度下动力响应规律,为我国高速铁路路基设计提供重要依据。

6在全面总结论文工作的基础上,提出了本课题有待于进一步研究的若干问题..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1引言
1.2高速铁路轨道路基结构形式
1.3高速铁路轨道路基结构动力响应研究现状
1.3.1高速铁路轨道路基结构动力响应理论研究现状
1.3.2高速铁路轨道路基结构动力响应数值解研究现状
1.3.3高速铁路轨道路基结构动力响应试验研究现状
1.3.4我国高速铁路轨道路基结构动力响应研究存在的问题
1.4课题来源
1.5本文研究内容
第二章 轨道路基结构垂向动力半解析解
2.1引言
2.2计算流程图
2.3轨道路基结构的力学模型
2.4轨道结构的动力基本方程及解
2.5半空间体系动力基本方程及解
2.6轨道路基结构的耦合
2.7算例
2.8小结
第三章 车辆/轨道路基系统垂向动力响应有限元分析
3.1引言
3.2系统建模思路
3.3车辆/轨道路基动力学分析模型
3.3.1车辆动力学分析模型
3.3.2轨道路基动力学分析模型
3.4耦合系统的激励
3.4.1车辆/轨道路基系统的激励源
3.4.2车辆/轨道路基系统的激励方式
3.4.3轮轨接触
3.5系统振动方程的建立与求解
3.5.1系统运动方程的建立方法
3.5.2车辆系统运动方程的建立
3.5.3轨道路基系统运动方程的建立
3.5.4运动方程的求解
3.6轨道路基结构动力响应计算参数
3.6.1道碴、级配碎石计算参数
3.6.2路基本构计算参数
3.6.3结构计算边界处理
3.7模型验证
3.7.1数值分析的实现
3.7.2模型计算参数
3.7.3车辆模型验证
3.7.4轨道路基模型验证
3.8小结
第四章 动力响应影响参数分析
4.1引言
4.2车辆轨道路基动力学特性评价指标
4.3参数影响分析
4.3.1参数取值范围
4.3.2列车速度的影响
4.3.3轨道不平顺的影响
4.3.4道床厚度的影响
4.3.5路基结构参数的影响
4.4小结
第五章 秦沈客运专线路基基床动力试验研究
5.1引言
5.2试验概况
5.2.1测试工点概况
5.2.2测试元件及埋设
5.2.3测试区间地质状况
5.3测试结果分析
5.3.1基床振动模态参数的测试分析
5.3.2基床动应力测试分析
5.3.3基床加速度测试分析
5.4小结
第六章 总结与展望
6.1全文总结
6.2本文主要创新之处
6.3有待于进一步研究的问题
参考文献

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中图分类: > U21 > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程

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