高速铁路路基段CRTS Ⅱ型无砟轨道车路耦合关系与两车交汇动力响应研究

摘要

高速铁路的高效为人们的生活和出行方式带来了一场新的变革，而如何确保铁路安全运营，需要对在列车荷载作用下无砟轨道结构的受力情况进行相关研究。
　　本文以京沪高速铁路上使用的CRTSⅡ板式无砟轨道和CRH3型列车作为研究对象，运用有限元软件ABAQUS建立车辆-轨道-路基耦合动力响应精细化模型，对京沪高铁无砟轨道的动力学性能进行分析评价。选用合适的结构参数及评价指标，采用时域分析和最大值对比的分析手段，在对系统的动力响应分析的基础上，对路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道最不利位置与控制指标进行了深入研究，确定轨道板板端为列车的临界荷载位置。此外，在现有耦合模型的基础上，建立移动荷载非耦合模型，耦合模型较非耦合模型在垂向方向动力指标增大和横向方向动力指标减少;在横向分布对比中，非耦合模型表现在垂向位移方面变化剧烈;在应力方面对处于板中轴位置影响较耦合模型减小，对比研究确认耦合模型的准确性。最后对单车行驶和两车交汇进行了对比分析，得到结论为横向位置越靠近中心轴，各结构层的动力响应变化幅度越大。本文所得到的结论可为路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的进一步研究优化作参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外轨道动力学研究现状

1．2．2 国内轨道动力学研究现状

1．2．3 国内研究状况分析与总结

1．3 论文研究内容及意义

1．4 技术路线

1．5 论文组织结构

第二章 基于ABAQUS有限元软件的结构动力仿真方法研究

2．1 有限元软件的选择

2．2 ABAQUS软件分析方法

2．2．1 结构的离散化

2．2．2 构造系统的位移方程

2．2．3 构造系统的动力方程

2．2．4 动力方程的求解

2．3 本章小结

第三章 车辆-轨道-路基耦合有限元模型的建立

3．1 车辆模型

3．2 轮轨接触模型

3．2．1 轮轨法向接触关系

3．2．2 轮轨切向接触关系——摩擦

3．3 轨道系统模型

3．3．1 钢轨和扣件

3．3．2 CRTSⅡ型板式无砟轨道结构模型

3．3．3 轨道板

3．3．4 CA砂浆层

3．3．5 支承层

3．4 路基模型

3．5 高速铁路-CRTSⅡ型板式无砟轨道动力学模型

3．6 有限元模型网格优化

3．7 模型验证

3．8 本章小结

第四章 无砟轨道动力分析评价指标与控制点

4．1 动力响应指标

4．2 不利轮位

4．2．1 工况1车辆荷载作用下无砟轨道动力响应

4．2．2 工况2车辆荷载作用下无砟轨道动力响应

4．2．3 轨道结构临界荷位和最不利位置分析

4．3 本章小结

第五章 高速铁路列车-无砟轨道-路基系统动力响应的耦合效应分析

5．1 耦合与非耦合状态下轨道系统动力响应影响分析

5．1．1 钢轨动力响应时程曲线图

5．1．2 轨道板动力响应时程曲线图

5．1．3 支承层动力响应时程曲线图

5．1．4 耦合状态和非耦合状态下系统的动力响应结果对比

5．2 耦合模型与非耦合模型无砟轨道横向分布对比

5．2．1 轨道板底垂向位移和纵向应力横向分布对比

5．2．2 CA砂浆层垂向位移和竖向拉应力横向分布对比

5．2．3 支承层垂向位移和纵向应力横向分布对比

5．3 本章小结

第六章 两车交汇对高速铁路列车-无砟轨道-路基系统动力响应的影响

6．1 两车交汇对轨道系统动力响应影响

6．1．1 钢轨动力响应时程曲线图

6．1．2 轨道板动力响应时程曲线图

6．1．3 支承层动力响应时程曲线图

6．1．4 单车行驶和两车交汇的动力响应结果对比

6．2 单车行驶与两车交汇时无砟轨道横向分布对比

6．2．1 轨道板底垂向位移和纵向应力横向分布对比

6．2．2 CA砂浆层垂向位移和竖向拉应力横向分布对比

6．2．3 支承层垂向位移和纵向应力横向分布对比

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献