西安地裂缝区段轨道结构调整方案及对车辆轨道系统的动力学影响
发布时间：2021-07-31 04:59
西安作为我国地裂缝灾害最为严重的城市之一,市区内先后发现了 14条地裂缝,地裂缝两侧上下盘因竖向变形不同步,产生相对位移,导致轨道板在下降盘一侧支撑不稳或者悬吊,使轨道结构局部受力产生突变甚至破坏,影响轮轨关系,威胁车辆通过地裂缝区的安全性。因此寻找解决地铁穿越地裂缝区段的工程方案成为西安城市轨道交通建设的重要难题。目前在地裂缝区段轨道结构采用可调式框架板与调高垫块通过凹凸嵌套加粘接的连接方案,但该方案存在粘接脱落及嵌套处无法保证密贴等问题,车辆经过时,调高垫块容易在荷载及振动的作用下发生溃裂。为此本文设计了新的螺栓式连接方案,并制定出地裂缝沉降量对应的调高垫块的调整方案。在ANSYS Workbench有限元分析软件中对框架板及调高垫块进行了静力学分析,计算结果表明可调式框架板的最大等效应力为11.01MPa,最大整体变形为0.063mm;调高垫块的最大等效应力为10.80MPa,最大整体变形为0.014mm,目前设计采用的混凝土标号满足使用要求。研究了调高垫块的不同支撑间距对钢轨的最大动态下沉量和框架板的最大弯矩的影响,选取1425mm为最优的可调式框架板下调高垫块的布置间距。运用...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车辆一轨道垂向藕合动力学模型
从ｗ之ｗ４?＋?Ｃｐ又４?＋?＾ｐＺＺｗ４?－Ｃｐ上－ＡＴｐｚＡ?－（？ｐｚ／ｔ／ｊｔ３?（２?１０）??－ＫＶｚＫＰｉ?＋?２＾４?（０?－?＝?－＾０４?（ｌ）??式中：／ｅ为客车定距之半（ｍ）；??／ｔ为转向架固定轴距之半（ｍ）；??八（／）为单侧客车轮对的轮轨垂向力作用力（ｉ＝ｌ，?２，３，４）；??凡，（／）为各轮对处激振力函数（／＝１，２，３，４）。??２．?１．２柔性轨道模型??ＵＭ?软件中有?Ｍａｓｓｌｅｓｓ?ｒａｉｌ、Ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｒａｉｌ?和?Ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｔｒａｃｋ三种轨道模型。其中?Ｆｌｅｘｉｂｌｅ??ｔｒａｃｋ（柔性轨道模型）是唯一允许接入有限元轨下基础的模型。本文建立了轨下多层基础??的柔性子系统模型，因此选用柔性轨道模型，模型包括：①柔性钢轨、②扣件系统、③??半轨枕、④⑤刚性地基，如图２．３。钢轨视为Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁，釆用标准的中国６０ｋｇ／ｍ??钢轨，扣件系统用Ｂｕｓｈｉｎｇ来模拟，通过改变Ｂｕｓｈｉｎｇ参数设置中的阻尼和刚度来表现??不同的扣件特性，蠕滑力计算采用Ｆａｓｔｓｉｍ算法＿，车轮踏面模型尺寸为标准的中国型??磨耗踏面ＬＭＡ尺寸。??
的轨道不平顺功率谱有美国轨道谱、德国轨道谱和中国轨道谱。本文在进行模型验证及??研宄框架板脱空对车辆及轨道系统的影响时采用的激励是由美国轨道五级谱生成的高??低不平顺，如图２．４所示。??在地裂缝活动区上下盘竖向方向上的相对错动，空间上的相对扭动，使下降盘侧发??生地基脱空，引起可调式框架板随地层产生垂向变形，扣件系统随之下沉，最终钢轨在??其自重及扣件系统拉力的影响下产生垂向变形，导致轨道不平顺恶化，加剧了车辆的振??动，影响车辆的平稳性及通过地裂缝区的安全性。??本文使用地裂缝区钢轨的实际变形曲线模拟轨道的高低不平顺。通过研究地裂缝活??动引起的结构变形、轨面变坡及地基脱空等特点，结合钢轨在沉降区的变形特征，发现??钢轨在进入地裂缝变形区时会略微上拱，由于钢轨的连续性，钢轨的变形向前延伸，并??与路基衔接成为一段曲线，可见钢轨在地裂缝区域的变形既不是折角型也不是余弦型，??而是随着不均匀沉降量．的增加
【参考文献】：
期刊论文
[1]西安地裂缝成因机理及灾害防治措施分析[J]. 沈红艳,付善春,李世成,王福龙,刘佳易. 安阳工学院学报. 2018(04)
[2]弹性短轨枕空吊对车辆-轨道系统的动力学影响分析[J]. 和振兴,杨吉忠,杨新文. 城市轨道交通研究. 2016(03)
[3]西安地裂缝三类场地勘察方法在地铁勘察中的应用[J]. 张玉玺. 铁道勘察. 2015(01)
[4]可调式框架板道床轨道施工技术[J]. 于建斌. 技术与市场. 2011(11)
[5]短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路基系统振动特性的影响[J]. 徐庆元,曹扬风,周小林. 中南大学学报(自然科学版). 2011(04)
[6]列车-有砟轨道-路基空间耦合动力学模型[J]. 徐鹏,蔡成标. 工程力学. 2011(03)
[7]列车-轨道系统竖向动力分析的车辆轨道单元模型[J]. 雷晓燕,张斌,刘庆杰. 振动与冲击. 2010(03)
[8]西安地铁穿越地裂缝带线路与轨道工程方案研究[J]. 李团社. 铁道工程学报. 2009(12)
[9]西安地铁2号线通过地裂缝的结构及防水设计[J]. 雷永生. 岩土力学. 2009(S2)
[10]西安地裂缝活动现状及地铁隧道建设应对措施[J]. 梁永恒,邵生俊,王桃桃. 岩土力学. 2009(S2)
硕士论文
[1]基于UM铁路桥梁车桥耦合振动响应分析[D]. 崔召.石家庄铁道大学 2017
[2]高速铁路CRTSⅢ减振型板式轨道的动力学特性研究[D]. 闫晓.石家庄铁道大学 2017
[3]基于UM的车辆—轨道—桥梁系统振动特性分析[D]. 李世忠.石家庄铁道大学 2013
[4]西安地裂缝发育现状及剖面结构特征[D]. 石明.长安大学 2009
[5]城市地面荷载对地裂缝活动影响研究[D]. 王淼.长安大学 2007
本文编号：3312815
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车辆一轨道垂向藕合动力学模型
从ｗ之ｗ４?＋?Ｃｐ又４?＋?＾ｐＺＺｗ４?－Ｃｐ上－ＡＴｐｚＡ?－（？ｐｚ／ｔ／ｊｔ３?（２?１０）??－ＫＶｚＫＰｉ?＋?２＾４?（０?－?＝?－＾０４?（ｌ）??式中：／ｅ为客车定距之半（ｍ）；??／ｔ为转向架固定轴距之半（ｍ）；??八（／）为单侧客车轮对的轮轨垂向力作用力（ｉ＝ｌ，?２，３，４）；??凡，（／）为各轮对处激振力函数（／＝１，２，３，４）。??２．?１．２柔性轨道模型??ＵＭ?软件中有?Ｍａｓｓｌｅｓｓ?ｒａｉｌ、Ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｒａｉｌ?和?Ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｔｒａｃｋ三种轨道模型。其中?Ｆｌｅｘｉｂｌｅ??ｔｒａｃｋ（柔性轨道模型）是唯一允许接入有限元轨下基础的模型。本文建立了轨下多层基础??的柔性子系统模型，因此选用柔性轨道模型，模型包括：①柔性钢轨、②扣件系统、③??半轨枕、④⑤刚性地基，如图２．３。钢轨视为Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁，釆用标准的中国６０ｋｇ／ｍ??钢轨，扣件系统用Ｂｕｓｈｉｎｇ来模拟，通过改变Ｂｕｓｈｉｎｇ参数设置中的阻尼和刚度来表现??不同的扣件特性，蠕滑力计算采用Ｆａｓｔｓｉｍ算法＿，车轮踏面模型尺寸为标准的中国型??磨耗踏面ＬＭＡ尺寸。??
的轨道不平顺功率谱有美国轨道谱、德国轨道谱和中国轨道谱。本文在进行模型验证及??研宄框架板脱空对车辆及轨道系统的影响时采用的激励是由美国轨道五级谱生成的高??低不平顺，如图２．４所示。??在地裂缝活动区上下盘竖向方向上的相对错动，空间上的相对扭动，使下降盘侧发??生地基脱空，引起可调式框架板随地层产生垂向变形，扣件系统随之下沉，最终钢轨在??其自重及扣件系统拉力的影响下产生垂向变形，导致轨道不平顺恶化，加剧了车辆的振??动，影响车辆的平稳性及通过地裂缝区的安全性。??本文使用地裂缝区钢轨的实际变形曲线模拟轨道的高低不平顺。通过研究地裂缝活??动引起的结构变形、轨面变坡及地基脱空等特点，结合钢轨在沉降区的变形特征，发现??钢轨在进入地裂缝变形区时会略微上拱，由于钢轨的连续性，钢轨的变形向前延伸，并??与路基衔接成为一段曲线，可见钢轨在地裂缝区域的变形既不是折角型也不是余弦型，??而是随着不均匀沉降量．的增加
【参考文献】：
期刊论文
[1]西安地裂缝成因机理及灾害防治措施分析[J]. 沈红艳,付善春,李世成,王福龙,刘佳易. 安阳工学院学报. 2018(04)
[2]弹性短轨枕空吊对车辆-轨道系统的动力学影响分析[J]. 和振兴,杨吉忠,杨新文. 城市轨道交通研究. 2016(03)
[3]西安地裂缝三类场地勘察方法在地铁勘察中的应用[J]. 张玉玺. 铁道勘察. 2015(01)
[4]可调式框架板道床轨道施工技术[J]. 于建斌. 技术与市场. 2011(11)
[5]短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路基系统振动特性的影响[J]. 徐庆元,曹扬风,周小林. 中南大学学报(自然科学版). 2011(04)
[6]列车-有砟轨道-路基空间耦合动力学模型[J]. 徐鹏,蔡成标. 工程力学. 2011(03)
[7]列车-轨道系统竖向动力分析的车辆轨道单元模型[J]. 雷晓燕,张斌,刘庆杰. 振动与冲击. 2010(03)
[8]西安地铁穿越地裂缝带线路与轨道工程方案研究[J]. 李团社. 铁道工程学报. 2009(12)
[9]西安地铁2号线通过地裂缝的结构及防水设计[J]. 雷永生. 岩土力学. 2009(S2)
[10]西安地裂缝活动现状及地铁隧道建设应对措施[J]. 梁永恒,邵生俊,王桃桃. 岩土力学. 2009(S2)
硕士论文
[1]基于UM铁路桥梁车桥耦合振动响应分析[D]. 崔召.石家庄铁道大学 2017
[2]高速铁路CRTSⅢ减振型板式轨道的动力学特性研究[D]. 闫晓.石家庄铁道大学 2017
[3]基于UM的车辆—轨道—桥梁系统振动特性分析[D]. 李世忠.石家庄铁道大学 2013
[4]西安地裂缝发育现状及剖面结构特征[D]. 石明.长安大学 2009
[5]城市地面荷载对地裂缝活动影响研究[D]. 王淼.长安大学 2007
本文编号：3312815
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