客货共线长枕埋入式无砟轨道结构优化

摘要

我国对于铁路货运的需求呈逐年上升趋势，而客货共线铁路可以在满足客运需求的同时，分担一部分货运压力。本文选定长枕埋入式无砟轨道作为研究对象，通过准静态力学计算、动力学计算和疲劳计算，总结道床板厚度、橡胶垫层刚度以及扣件刚度对轨道的影响特点，从而提出推荐的客货共线上长枕埋入式无砟轨道结构参数。 通过对不同参数的轨道进行准静态计算，发现列车荷载作用时道床板厚度的增大有利于维持轨道的几何形位，同时可以减小轨道各结构受力，而温度梯度作用下道床板内部的翘曲应力在厚度为350mm时达到峰值；钢轨和道床板的竖向位移以及道床板的纵向拉应力均随橡胶垫层刚度的提高而减小；扣件刚度变化影响最大的是钢轨，其竖向位移和动弯应力随扣件刚度的增大而减小；橡胶垫层刚度小于100MPa/m、扣件刚度在40kN/mm以下时，钢轨的竖向位移会高于限值。 轮轨耦合动力计算结果表明，客运列车通过时的情况与货运列车相比，车体及轨道各结构的最大垂向加速度较大，最大垂向位移较小，而且后者受刚度变化的影响比前者大；橡胶垫层刚度的增加会使货运列车作用下的振动强度明显增加，客运列车作用下的振动强度的变化相对较小，而轨道结构的变形在两种情况下均随橡胶垫层刚度的增加而得到缓解；扣件刚度的提高可以缓解钢轨的受力变形，但客运列车通过时钢轨自身垂向加速度会有所增加，同时道床板和支承层的振动强度也随之增加。 相同的轨道结构在列车荷载作用下，道床板所能承受的货运列车荷载循环作用次数小于客运列车荷载循环作用次数近两个数量级；在客运、货运列车荷载和温度梯度的共同作用下，温度梯度对道床板的疲劳寿命影响较大，道床板厚度为350mm时所能承受的疲劳循环天数最少；橡胶垫层刚度的增大可以提高道床板所能承受的疲劳循环次数，当橡胶垫层刚度增大到 300MPa/m 后，提升疲劳循环次数的速率变小；扣件刚度的增加会在小范围内减小道床板所能承受的疲劳天数。 综合计算结果，给出道床板推荐厚度为 450mm、橡胶垫层刚度为 300MPa/m、扣件刚度为50kN/mm。

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