双块式轨道轨枕松动影响及维修方法研究

摘要

高速铁路建设快速发展的同时，轨道结构也显现出一些问题。在对遂渝、郑西、武广等线路调查发现，双块式轨道在预制轨枕与现浇道床板接触面间出现裂缝、道床板面混凝土掉块、轨枕松动等现象。本文以双块式轨道轨枕松动为研究对象，运用车辆-轨道垂向耦合动力学理论，建立了车辆-双块式轨道-路基垂向动力学分析模型、轨枕与道床板碰撞有限元模型及修复材料静力模型，借助大型通用有限元动力学仿真分析软件ANSYS/LS-DYNA，对双块式轨道轨枕松的动、静力响应进行了较系统的研究。
　　 首先，根据轨枕松动后轨道系统的结构特征，进行合理的简化，用非线性弹簧来模拟轨枕松动，建立车辆-双块式轨道-下部基础垂向动力学计算模型，研究确定了轨枕松动对行车平稳性及安全性的影响。
　　 其次，建立了轨枕道床板冲击有限元模型，运用有限元方法和ANSYS/LS-DYNA软件，计算了列车荷载下松动轨枕对道床板的冲击作用，以及轨枕松动对相邻轨枕的力学影响。
　　 然后，通过建立静力学实体模型对填充修复材料后的松动轨枕受力进行了理论计算，分别研究了列车及温度荷载作用下修复材料及其周围道床板的受力特性，研究了轨枕松动修复材料的物理力学性能，确定了具体的材料参数。
　　 最后，现场测试了轨枕松动时轨道结构的动力性能，并将理论计算结果与遂渝线轨枕松动时的测试数据进行了对比，验证了计算结果;并通过无砟轨道修补方法调研及国内外资料收集，整理出了双块式轨道轨枕松动修补方法。

目录

声明

摘要

第1章 概述

1．1 国内双块式轨道病害

1．1．1 CRTS Ⅰ型双块式轨道病害

1．1．2 CRTS Ⅱ型双块式轨道病害

1．2 国内外无砟轨道病害研究现状

1．2．1 国外无砟轨道病害研究现状

1．2．2 国内无砟轨道病害研究现状

1．3 论文的研究意义及研究内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 结构流程图

第2章 轨枕松动对轮轨系统动力性能的影响

2．1 车辆-无砟轨道垂向耦合动力学模型

2．1．1 车辆模型及无砟轨道模型

2．1．2 轮轨接触模型

2．2 计算参数的选取

2．2．1 车辆模型参数

2．2．2 无砟轨道模型参数

2．2．3轮轨赫兹接触弹簧刚度的确定

2．2．4 轨道不平顺的选取

2．3 动力性能评价标准

2．3．1 车辆动力性能评价标准

2．3．2 轨道动力性能评价标准

2．4 轨枕空吊高度对轮轨系统动力学性能的影响

2．4．1 车辆动力响应

2．4．2 钢轨动力响应

2．4．3 道床板动力响应

2．5 不同行车速度下轨枕空吊对轮轨系统动力学性能的影响

2．5．1 车辆动力响应

2．5．2 钢轨动力响应

2．5．3 道床板动力响应

2．6 不同松动形式下车辆及轨道结构的动力响应

2．6．1 一根轨枕不同松动形式下轮轨系统动力响应

2．6．2 二根轨枕不同松动形式下轮轨系统动力响应

2．6．3 三根轨枕不同松动形式下轮轨系统动力响应

2．7 现场测试轨枕松动时的轨道动力响应

2．7．1 测点布置及试验数据分析

2．7．2 轨道各部垂向加速度试验结果与分析

2．7．3 轨道各部垂向位移试验结果与分析

本章小结

第3章 考虑冲击效应轨枕松动对轨道结构受力的影响

3．1 埋入式轨枕冲击有限元模型

3．1．1 碰撞分析有限元理论

3．1．2 计算模型与参数

3．1．3 荷载选取和评价标

3．2 空吊高度对轨道结构动力响应的影响

3．2．1 松动轨枕的动力响应

3．2．2 松动轨枕下方道床板的动力响应

3．2．3 邻近轨枕与道床板粘结面动力响应

3．3 不同行车速度下轨道结构的动力响应

3．3．1 松动轨枕的动力响应

3．3．2 松动轨枕下方道床板动力响应

3．3．3 邻近轨枕与道床板粘结面动力响应

本章小结

第4章 轨枕松动修复材料性能指标及维修方法研究

4．1 计算模型及计算参数

4．1．1 计算模型

4．1．2 计算参数选取

4．2 修复材料的性能要求

4．2．1 列车荷载作用下修复材料的力学性能

4．2．2 整体升温修复材料的力学性能

4．2．3 整体降温修复材料的力学性能

4．3 轨枕松动维修方法

本章小结

结论与展望

本文的主要工作及结论

有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文