高速鐵路有砟軌道振動(dòng)理論與應(yīng)用研究.pdf

1、我國(guó)時(shí)速250km客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)及既有線(xiàn)提速線(xiàn)路多采用有砟軌道結(jié)構(gòu)，高速運(yùn)營(yíng)條件下常出現(xiàn)諸多問(wèn)題，比如軌道不平順嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)大、剛度過(guò)渡不均勻、線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)維修多等，因此應(yīng)關(guān)注運(yùn)營(yíng)條件下有砟軌道的振動(dòng)問(wèn)題。有砟軌道不平順與軌道的服役狀態(tài)直接相關(guān)，解決有砟軌道的隨機(jī)振動(dòng)問(wèn)題是當(dāng)今世界鐵路的難題之一。本文就有砟軌道隨機(jī)振動(dòng)理論及應(yīng)用進(jìn)行了全面深入系統(tǒng)的研究，包括軌道不平順特征、力學(xué)模型、合理過(guò)渡、檢算方法等，為有砟軌道的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供了理論基礎(chǔ)。

2、本文的主要工作如下:
　　(1)考慮有砟軌道不平順特性，分析了既有提速線(xiàn)路有砟軌道的敏感不平順及其影響，提出了我國(guó)主要干線(xiàn)有砟軌道的不平順功率譜，并對(duì)其作了詳細(xì)分析。
　　(2)考慮車(chē)輛、軌道的細(xì)部結(jié)構(gòu)，基于車(chē)輛-軌道動(dòng)力學(xué)理論，建立了可詳細(xì)考慮軌道及其基礎(chǔ)的耦合動(dòng)力分析模型。二系懸掛的整車(chē)模型中可考慮一系、二系懸掛系統(tǒng)、橫向止擋以及抗蛇形減振器等結(jié)構(gòu)部件的作用。軌道建模時(shí)，以實(shí)體單元來(lái)模擬，扣件以連接單元來(lái)模擬其剛度和阻尼

3、特性?？紤]到輪軌接觸的復(fù)雜性，對(duì)軌面和踏面形狀進(jìn)行離散，用跡線(xiàn)法動(dòng)態(tài)確定輪軌空間接觸幾何關(guān)系。
　　(3)依據(jù)國(guó)內(nèi)外軌道不平順功率譜對(duì)先鋒號(hào)動(dòng)車(chē)、CRH2型動(dòng)車(chē)的枕上壓力、道床加速度等功率譜進(jìn)行了計(jì)算，研究得出相同速度下軌道不平順對(duì)各車(chē)型動(dòng)力響應(yīng)和不同速度下軌道不平順對(duì)同車(chē)型的影響規(guī)律。對(duì)我國(guó)既有線(xiàn)不平順譜下的枕上壓力、道床加速度等結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的均方差σ分布和波長(zhǎng)、波幅的影響規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算分析。
　　(4)對(duì)不同行車(chē)速度下車(chē)

4、輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算分析，并對(duì)比了提速客車(chē)、動(dòng)車(chē)和貨車(chē)對(duì)軌道動(dòng)力響應(yīng)的影響。計(jì)算了軌枕發(fā)生空吊時(shí)軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)，分析了軌枕空吊對(duì)動(dòng)力響應(yīng)和養(yǎng)護(hù)維修的影響。計(jì)算了路橋過(guò)渡段處道砟膠結(jié)時(shí)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)，分析認(rèn)為采用道砟膠結(jié)過(guò)渡方案能較好地滿(mǎn)足軌道結(jié)構(gòu)剛度過(guò)渡的要求。
　　(5)建立了道床-軌枕空間耦合模型，通過(guò)分析微觀(guān)參量的變化規(guī)律，探討宏觀(guān)道床的力學(xué)行為機(jī)理。隨著荷載頻率增加，顆粒間接觸力增大。道床沉降主要發(fā)生在加載前期，

5、加載后期沉降速率顯著減小。道床振動(dòng)加速度隨著加載頻率的增加而增大，隨著道床深度的增加而明顯減小。軌枕越寬、質(zhì)量越大，道床振動(dòng)加速度越小。
　　(6)建立提速線(xiàn)路有砟軌道Ⅲ型軌枕空間耦合分析模型，分析比較了動(dòng)態(tài)荷載作用下軌枕各截面受力分布。軌枕受力與枕上壓力、下部道床的支撐直接相關(guān)。造成混凝土軌枕傷損的原因是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，與軌枕的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、維護(hù)作業(yè)、線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)條件相關(guān)。
　　本文建立的高速鐵路有砟軌道振動(dòng)理論是比較