铁路地下直径线橡胶浮置板道床结构参数及钢轨变形限值研究

摘要

为了便于旅客出行及换乘，铁路必定要伸入或穿越城市，与人聚居区相邻，从而带来了不容忽视的振动与噪声问题。浮置板轨道作为减振效果最好的轨道形式，具有很好的承载能力、平顺性和稳定性，且在城市轨道交通中有较为丰富的应用经验，因此可将其应用于穿越振动敏感区域的干线铁路上。目前国内干线铁路尚没有应用浮置板道床的先例，且铁路运营条件与城市轨道交通差异较大，相关技术标准不能直接照搬。浮置板道床合理结构参数以及满足行车安全、舒适的轨道变形限值是铁路铺设浮置板道床首要关注的问题，因此对以上内容进行深入研究尤为必要。
　　本文以橡胶浮置板轨道为研究对象，采用有限元分析软件ABAQUS建立了细致的铁路橡胶浮置板纵横垂空间耦合模型，通过模态分析和谐响应分析，研究了不同工况下橡胶浮置板道床的振动特性;并基于车-轨耦合动力学理论，建立了CRH5车辆-橡胶浮置板轨道空间耦合动力学模型，从行车安全性、舒适性方面对结构设计进行比选优化。另外，在浮置板轨道变形的静力分析基础上，分别对直线段和600m曲线段不同钢轨变形限值下SS9列车的运行状态进行对比分析，提出了铁路橡胶浮置板道床钢轨的合理变形限值。
　　研究表明:采用橡胶浮置板轨道能有效减小传递到基础上的振动。轨道板厚度，板下橡胶垫刚度、支承型式、铺设面积是影响轨道结构振动特性的重要因素。轨道板厚度越大，板下总刚度越小，则减振效果越好。满铺型橡胶浮置板轨道较点铺和条铺的稳定性好。采用单元板时，需要进行限位处理。凸台限位方案比预埋板连接方案有更好的纵向限位能力。钢轨垂向绝对位移是浮置板轨道结构垂向变形的控制指标。100km/h速度条件下，铁路橡胶浮置板道床钢轨垂向变形限值取4mm时，满足行车安全性和平稳性要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 铁路减振措施综述

1．2．1 铁路交通运输引起的振动

1．2．2 铁路主要减振措施

1．3 浮置板道床的应用研究现状

1．3．1 浮置板道床的应用

1．3．2 国内外浮置板道床研究现状

1．4 研究目的及意义

1．5 研究内容及思路

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 本文研究思路

1．6 本文的创新之处

2 铁路橡胶浮置板道床静动力学空间耦合有限元模型

2．1 铁路橡胶浮置板道床空间耦合模型

2．1．1 橡胶浮置板道床计算参数

2．1．2 橡胶垫模型的比选研究

2．1．3 模型合理长度的研究

2．1．4 橡胶浮置板道床模型的建立

2．2 铁路车辆-橡胶浮置板道床耦合动力学分析模型

2．2．1 车辆模型

2．2．2 浮置板道床及下部基础模型

2．2．3 轨道不平顺激励模型

2．2．4 轮轨接触模型

2．2．5 铁路车辆-橡胶浮置板道床耦合动力学模型的建立

2．3 本章小结

3 橡胶浮置板道床振动特性的模态及谐响应分析

3．1 轨道结构的模态分析

3．1．1 轨道板厚度对轨道结构振动模态的影响

3．1．2 橡胶垫刚度对轨道结构振动模态的影响

3．1．3 橡胶垫支承方案对轨道结构振动模态的影响

3．1．4 橡胶垫铺设面积对轨道结构振动模态的影响

3．2 轨道振动传递特性的谐响应分析

3．2．1 橡胶浮置板与普通无砟轨道结构振动特性对比分析

3．2．2 轨道板厚度对轨道结构振动传递特性的影响

3．2．3 橡胶垫刚度对轨道结构振动传递特性的影响

3．2．4 橡胶垫支承方案对轨道结构振动传递特性的影响

3．2．5 橡胶垫铺设面积对轨道结构振动传递特性的影响

3．3 本章小结

4 基于结构优化的车辆-浮置板道床瞬态动力分析

4．1 动力性能评价指标

4．1．1 安全性指标

4．1．2 舒适性指标

4．2 橡胶隔振器刚度对行车状态的影响

4．3 橡胶浮置板不同支承方案对行车状态的影响

4．3．1 不同速度下支承方案对比

4．3．2 不同轴重下支承方案对比

4．4 橡胶浮置板不同限位方案对行车状态的影响

4．5 本章小结

5 铁路橡胶浮置板道床变形限值研究

5．1 国内外工程采用情况

5．2 橡胶浮置板道床变形限值的静力分析

5．2．1 结构形式荷载

5．2．2 静力分析结果

5．3 橡胶浮置板道床变形限值的动力分析

5．3．1 橡胶浮置板道床动力仿真结果

5．3．2 直线段浮置板道床动力仿真结果分析

5．3．3 半径600m曲线段浮置板道床动力仿真结果分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集