横向地震作用下震致钢轨几何不平顺研究

摘要

铁路运输作为抗震救灾的重要生命线,在抗震救灾期和灾后重建期承担了极其重要的运输任务,研究震致钢轨不平顺是保证震后行车安全的基础。该文以高速铁路CRTSⅡ型轨道-桥梁系统为对象,建立了有限元模型并开展了试验验证,从PEER强震数据库中筛选出40条和设计反应谱匹配程度最高的地震波并对有限元模型开展了非线性时程分析,研究了横向地震作用后钢轨残余不平顺的分布规律,基于随机振动理论和假设检验原理提出了震致钢轨几何不平顺功率谱密度曲线的确定方法,构造了震致钢轨几何不平顺样本。研究结果表明:震后钢轨残余轨距、高低和水平不平顺的幅值较小,轨向不平顺的幅值较大;对于采用CRTSⅡ型板式无砟轨道的高速铁路多跨简支梁,震后钢轨残余轨向变形主要集中在靠近路基约200 m的范围内;其余空间范围内的轨向不平顺特征相对稳定,其不平顺特征可以通过一个较小的空间样本进行预测;靠近路基约200 m的范围内的震后钢轨残余不平顺应按照非平稳信号进行处理,其余空间范围内的轨向不平顺可近似按照平稳信号进行处理;随机地震作用下平稳钢轨残余不平顺在各个频率的功率谱密度服从对数正态分布,非平稳段不平顺在各个时间-频率节点上的功率谱密度服从对数正态分布。