无砟轨道路基动态响应特性及室内模型加载方式研究

摘要

随着我国高速铁路建设的加快，土质路基上无砟轨道越来越多，故急需深入开展高速列车荷载作用下路基的振动、变形等动力响应方面的研究。本文采用数值模拟方法分析了不同因素对高速铁路路基动力响应的影响，并设计了能够模拟高速列车不同运行速度的室内模型实验的加载方案。
　　 本文主要工作内容和相关结论如下：
　　 (1)进行了室内常规土工试验，确定了路基填料物理力学性质，同时也进行了大量室内路基模型填筑过程中的现场试验，获得了数值模拟分析的相关计算参数。
　　 (2)建立高速铁路路基的有限元计算模型，轨道型式为CRTSⅡ型板式无砟轨道，并采用移动集中荷载模拟相邻车厢相邻转向架的4对轮载。通过全模型和半模型两种建模方式的对比，确定了全模型的建模方式。
　　 (3)获取了不同列车运行速度、不同列车轴重作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道扣件反力的时程曲线。
　　 (4)分析了不同的无砟轨道型式和列车轴重对路基动力响应的影响。结果表明：不同的轨道型式对路基内的动应力和动位移分布无明显影响，不同轴重下的动应力幅值和动位移幅值随轴重增加而近似地线性增大。
　　 (5)建立了高速铁路室内路基模型的有限元计算模型，通过与原模型的对比，验证了室内模型的合理性。并针对室内模型实验，分析了分配梁加载、短钢轨加载、直接加载于轨道板三种加载方案引起的路基动力响应。通过对比分析确定了最优加载方案是短钢轨加载方案。