高速鐵路路基模型試驗(yàn)系統(tǒng)研究與動(dòng)力分析.pdf

1、我國(guó)列車(chē)運(yùn)行速度不斷提高，對(duì)鐵路路基也提出了更高的要求，充分了解路基的動(dòng)力響應(yīng)是高速鐵路路基設(shè)計(jì)和保障鐵路運(yùn)輸安全高效的需要。大比例的物理模型試驗(yàn)已成為高速鐵路無(wú)砟軌道路基結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能研究的重要手段。本文針對(duì)目前模型試驗(yàn)的不足建立了高速鐵路無(wú)砟軌道1∶1軌道-路基動(dòng)力學(xué)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，并通過(guò)數(shù)值仿真分析了各因素對(duì)高速鐵路路基動(dòng)力響應(yīng)的影響。主要研究的成果如下:
　　 1.針對(duì)目前小比例模型試驗(yàn)導(dǎo)致模型試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)存在較大差距

2、的情況，建立了1∶1軌道-路基動(dòng)力學(xué)實(shí)尺模型試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由反力及動(dòng)力加載系統(tǒng)，數(shù)據(jù)測(cè)試及采集系統(tǒng)和高速鐵路路基模型三部分組成。該系統(tǒng)可以模擬不同因素，例如車(chē)型、運(yùn)行速度、軌道結(jié)構(gòu)類(lèi)型及狀態(tài)、環(huán)境因素等對(duì)高速鐵路路基動(dòng)力響應(yīng)及累計(jì)變形的影響。
　　 2.針對(duì)高速鐵路路基基床表層以下填料難以就地取材，采用試驗(yàn)的方法確定了不良鐵路路基填料的改良方案。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)隨著粗顆粒的增加，最大干密度先增大后減小、最優(yōu)含水率與之成線(xiàn)性

3、減小;(2)在三軸剪切過(guò)程中，填料碎石含量高、低圍壓下存在剪漲的趨勢(shì)，碎石含量低、高圍壓下存在剪縮的趨勢(shì);(3)相同碎石含量的填料內(nèi)摩擦角隨著圍壓的增加而減小，相同圍壓下內(nèi)摩擦角隨著碎石含量的增加而增大，但當(dāng)碎石含量大于60％時(shí)，內(nèi)摩擦角的增加速率明顯降低甚至不增加。在綜合分析各試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定碎石摻量為60％的改良料作為路基模型的路基填料。模型填筑施工后檢測(cè)結(jié)果證明改良的填料滿(mǎn)足高速鐵路路基填筑要求。
　　 3.針對(duì)目前

4、模型試驗(yàn)只能考慮單輪或者單軸加載，忽略了動(dòng)荷載的疊加效應(yīng)，設(shè)計(jì)了高速鐵路模型試驗(yàn)的動(dòng)力加載裝置。該裝置的設(shè)計(jì)基于高速鐵路無(wú)砟軌道主要由扣件傳力這一本質(zhì)現(xiàn)象，采用多作動(dòng)器聯(lián)動(dòng)來(lái)模擬列車(chē)動(dòng)荷載。該動(dòng)力加載模擬裝置既能提供不同軸重，不同列車(chē)運(yùn)行速度下的動(dòng)力荷載，又考慮了相鄰車(chē)廂相鄰轉(zhuǎn)向架不同輪對(duì)之間的動(dòng)荷載的疊加效應(yīng)。
　　 4.采用有限元分析軟件系統(tǒng)分析了高速列車(chē)作用下各因素對(duì)路基動(dòng)力響應(yīng)的影響。分析表明:(1)路基中豎直動(dòng)應(yīng)力和豎