基于离散元研究裂缝对轨枕动力特性的影响

摘要

为研究具有内部缺陷的混凝土轨枕对轨道结构动力特性的影响,采用PFC软件建立二维混凝土轨枕模型,对其施加正弦循环荷载。在左侧钢轨下方的轨枕内部中心线设置横向、竖向裂缝,并考虑3个不同幅值荷载的作用,对比不同内部缺陷和幅值荷载下钢轨、轨枕的动力响应。研究结果表明:对于均匀弹性基础上的轨枕,钢轨下方区域轨枕内部缺陷对钢轨的动力响应几乎无影响;只有裂缝周围的轨枕局部动力特性会受到影响,横向裂缝会导致裂缝下方轨枕的位移减小,竖向裂缝会导致裂缝周围局部位移增大,但影响很小;裂缝区域轨枕速度差别不大,但裂缝区域轨枕加速度幅值有突变,最大值约为无裂缝轨枕加速度的1.5倍,并且横裂缝轨枕的局部加速度幅值比竖裂缝的大;随着荷载幅值增加,裂缝对轨枕局部动力响应的影响加剧;采用离散元构建的非均质混凝土轨枕模型可以模拟带缺陷混凝土轨枕的相关问题,其得到的数值解可靠。