重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、隨著重載鐵路的不斷發(fā)展，列車軸重的增大以及速度的提升對(duì)于路基基床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了新的要求。
　　由于當(dāng)前重載鐵路路基動(dòng)力響應(yīng)中的動(dòng)應(yīng)力對(duì)于重載鐵路路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的重要影響，本文主要運(yùn)用ABAQUS有限元軟件基于彈性理論建立軌道—路基有限元模型，進(jìn)行重載鐵路基床結(jié)構(gòu)荷載條件分析以及路基動(dòng)力特性分析，用動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)確立不同軸重下的重載鐵路路基基床總厚度。主要包括以下幾方面工作：
　　進(jìn)行重載鐵路路基荷載條件的研究，結(jié)果表明：路基

2、軌枕承擔(dān)個(gè)數(shù)、荷載分擔(dān)比例基本不隨輪軸軸重的大小，基床表層填料的差異而改變。單輪軸作用時(shí)，絕大部分荷載由5根軌枕承擔(dān)，荷載分擔(dān)比例基本保持在9.8％:23.3%:33.3%:23.3%:9.8%。雙輪軸作用時(shí)，荷載絕大部分由8根軌枕承擔(dān)，荷載分擔(dān)比例基本保持在8.82%:22.52%:35.45%:32.22%:31.87%:35.67%:23.83%:9.60%。四輪軸作用時(shí)，絕大部分荷載由15根軌枕承擔(dān)，荷載分擔(dān)比例基本保持在8.8

3、6%:22.47%:35.11%:31.36%:30.76%:35.93%:29.47%:27.05%:34.40%:33.25%:30.04%:34.87%:29.02%:13.81%:3.72%。
　　進(jìn)行重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的分析，結(jié)果表明：相同條件下，與單輪軸作用動(dòng)應(yīng)力相比，多輪軸作用的動(dòng)應(yīng)力要明顯變大。在基床表層，雙輪軸、四輪軸作用模型的最大動(dòng)應(yīng)力明顯大于單輪軸作用模型，疊加作用會(huì)增加動(dòng)應(yīng)力大小。雙輪軸與四輪軸作

4、用模型基床表層最大動(dòng)應(yīng)力相差不大，但是隨深度增加，四輪軸的疊加作用更加明顯，動(dòng)應(yīng)力衰減速度明顯減慢，對(duì)基床深處的影響范圍也明顯大于單輪軸、雙輪軸作用。
　　將鐵路規(guī)范中基床設(shè)計(jì)原則與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：在單輪軸模型中，基床底層底面動(dòng)應(yīng)力是該處土體自重應(yīng)力的13.49%—19.49%之間，滿足規(guī)范中動(dòng)靜比0.2的原則。但是在雙輪軸作用下，基床底面的動(dòng)應(yīng)力是該處土自重應(yīng)力的26.7%—34.55%之間，四輪軸作用時(shí)，

5、在基床最底層的動(dòng)應(yīng)力是此處土體自重應(yīng)力的42.15%—51.54%之間，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過動(dòng)應(yīng)力是自重應(yīng)力0.2倍的規(guī)定。按照荷載作用在基床上的動(dòng)應(yīng)力是土體自重應(yīng)力的0.2倍來計(jì)算基床整體厚度時(shí)，25噸軸重下基床整體厚度為4.5m左右，30噸軸重下基床厚度為5m左右，35噸軸重下基床厚度為5.5m左右。說明多輪軸疊加作用下，動(dòng)應(yīng)力的幅值與影響范圍明顯增大，已經(jīng)不能夠滿足規(guī)范中確立基床厚度的原則。
　　最后結(jié)合大量收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)確立了基床各