路基不均匀沉降对铁路轨道力学特性的影响研究
发布时间：2021-01-07 20:39
路基作为高速铁路的基础,也是铁路线路工程中的薄弱环节。近年来,随着高速铁路的蓬勃发展,提高运行速度成为铁路运输的主流发展方向。而过大的不均匀沉降作为高速铁路的病害之一,不仅制约着列车运行速度的提升,严重影响着列车的行车安全性和平稳性,同时还会加剧轨道结构的破坏。因此,研究路基不均匀沉降对铁路车辆和轨道结构的力学特性影响具有十分重要的意义。首先,基于轨道计算理论和路基不均匀沉降控制标准等相关知识,通过有限元分析软件ABAQUS分别建立了路基上双块式无砟轨道和有砟轨道与无砟轨道过渡段的耦合静力学模型。利用双块式无砟轨道模型,分析了轨道结构在路基余弦型沉降作用下的变形和受力特性,对比了不同沉降幅值和波长以及轨道参数变化对双块式无砟轨道静力学特性的影响规律。利用有砟轨道与无砟轨道过渡段模型,分析了轨道结构在路基折角型沉降作用下的变形和受力特性,对比了不同沉降幅值和折角区域长度对有砟轨道与无砟轨道过渡段静力学特性的影响规律。结果表明:路基发生不均匀沉降时,轨道结构会产生与沉降曲线相似的跟随性变形,而在不同沉降工况和轨道参数条件下,铁路轨道结构的变形和受力都受到较大的影响。其次,结合车辆-轨道耦合...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1日本新干线
兰州交通大学硕士学位论文-1-1绪论1.1引言自1825年英国修建第一条铁路以来，铁路运输以其行车速度快、运输成本低、运量能力大的优势在全世界得到了发展和应用，1964年，世界上第一条高速铁路东海道新干线在日本成功开通，这为世界高速铁路的发展和应用拉开了序幕。之后，法国、德国等国家也纷纷开始研究高速铁路，至此，高速铁路作为一种安全、舒适、高效的运输工具，已经融入到人们的日常生活。中国铁路始建于1876年，最高运行速度可达到32km/h，经过多次大提速后，直到2003年，我国第一条真正意义上的高速铁路—秦沈专线正式开通，时速达到了200km/h，这标志着中国已经成功进入到了高速铁路的行列。2008年，京津城际通车，设计最高速度达到350km/h，这表明我国高速铁路迎来了蓬勃发展的时代。截止到2015年，全国的高速铁路运营里程已超过1.9万公里，预计到2025年，高铁规模将实现3.8万左右。随着社会的发展，中国已经发展了一套能够自主建设和运营的高速铁路技术。近年来，中国的高速铁路也凭借先进的技术和产品逐渐走出了国门，成为了中国的骄傲。高速铁路主要采用两种轨道结构，有砟轨道和无砟轨道。通过试验研究和运行结果表明，两种轨道上运行的高速列车时速都可以达到300km/h以上。在目前运营的高速铁路线路上，有砟轨道占3/4，无砟轨道占1/4。作为最早应用的传统轨道结构形式，有砟轨道应用在法国的高速铁路和日本的的新干线上。相比有砟轨道，无砟轨道具有平顺性高和稳定性好等优点，作为一种新的轨道结构形式，在全世界高速铁路建设中得到广泛的应用。图1.1日本新干线图1.2兰新线随着铁路高速化的发展，列车运行的安全性和乘客的舒适性成为最突出的问题，列
兰州交通大学硕士学位论文-3-车安全，甚至还会破坏轨道结构，因此，我们要将轮轨下部结构的变形控制在合理范围内，从而确保行车的安全性和平稳性[2]。1.2.1路基的沉降特点研究路基的不均匀沉降主要分为施工沉降和工后沉降，路基填筑时发生施工沉降，而工后沉降出现在路基铺轨完成后，其直接影响铁路轨道和列车的安全性和稳定性[3]。路基工后沉降主要包括三部分，一是路基填筑自身的沉降，二是路基基床的累积永久变形，三是地基的沉降。由于路基填料主要为散体颗粒材料，当填料的选择不当，对填土压实不足时，会造成路基产生一定程度的下沉，不易控制[4]。在运营阶段，由于反复的列车荷载造成路基下沉，沉降变形会逐渐积累。当路基的基础变形超出限度，对铁路轨道的受力会产生较大的影响，甚至会导致轨道结构破坏。因此，随着列车运行速度的提高、运量的增加以及铁路运营时间越来越长，控制路基工后沉降成为轨道铺设成功的必要条件。路基工后沉降分为均匀沉降和不均匀沉降，其中，路基不均匀沉降是影响高速列车运行安全性和轨道结构平顺性的关键[5]。路基不均匀沉降一般可分三种型式，即正(余)弦型、错台和折角，如图1.3所示。路基上主要发生正(余)弦型不均匀沉降，桥梁在列车荷载作用下的挠曲变形也属于这种形式。错台和折角沉降则发生在不同结构物或结构物与土工物之间的过渡段上[6]。图1.3路基不均匀沉降的型式1.2.2路基不均匀沉降对轨道结构受力性能影响研究AkiraDr.Eng和Takahio[7]分析了轨道刚度的变化对有砟轨道与板式无砟轨道过渡段的轮轨作用力的影响，并对问题提出了合理的解决意见。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路路桥过渡段不均匀沉降与钢轨变形的映射关系及动力学应用[J]. 何春燕,陈兆玮,翟婉明. 中国科学:技术科学. 2018(08)
[2]道砟胶固化道床技术在有砟-无砟轨道过渡段的应用[J]. 亓伟. 中国铁路. 2016(12)
[3]路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响[J]. 张小会,周顺华,宫全美,杨新文. 同济大学学报(自然科学版). 2015(08)
[4]严寒地区路基冻胀变形特征及过程分析[J]. 王功博,黄新文. 铁道勘察. 2015(03)
[5]高速铁路路基沉降与列车运行速度关联性的研究[J]. 宋欢平,边学成,蒋建群,陈云敏. 振动与冲击. 2012(10)
[6]路基不均匀沉降对有砟轨道沉降影响的模型试验[J]. 邹春华,周顺华,王炳龙,韦凯. 同济大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]路基不均匀沉降值对板式轨道动力响应的影响[J]. 周萌,宫全美,王炳龙,周顺华. 铁道标准设计. 2010(10)
[8]客运专线路基沉降特征及其影响因素分析[J]. 周全能,姜领发. 铁道标准设计. 2010(02)
[9]CRTSⅠ型板式无砟轨道施工工艺研究[J]. 朱高明. 铁道标准设计. 2009(11)
[10]路基沉降不均对板式轨道受力的影响分析[J]. 刘茹冰,张士杰. 路基工程. 2009(01)
博士论文
[1]高速铁路路基不均匀沉降及其演化对车辆-轨道耦合系统力学性能的影响[D]. 郭宇.西南交通大学 2018
[2]高速铁路无砟轨道结构力学特性的研究[D]. 陈鹏.北京交通大学 2009
[3]路桥过渡段差异沉降控制标准与人车路相互作用[D]. 陶向华.东南大学 2006
硕士论文
[1]高速铁路路基冻胀对双块式无砟轨道结构的影响研究[D]. 张永斌.兰州交通大学 2019
[2]重载铁路路基上有砟轨道与隧道内无砟轨道过渡段轨道动力特性研究[D]. 陈迁.兰州交通大学 2018
[3]高速铁路曲线段动力特性分析[D]. 杨星光.兰州交通大学 2018
[4]基于道床非线性特性的桥上有砟轨道系统动力学特性研究[D]. 赵云哲.北京交通大学 2018
[5]严寒地区路基冻胀下车辆—无砟轨道系统的动力学行为研究[D]. 郭亮武.北京交通大学 2017
[6]路基不均匀沉降对列车运行安全性和轨道动力性能的影响[D]. 郭佳.北京交通大学 2017
[7]高速铁路路桥过渡段地基加固技术研究[D]. 王楚发.西南交通大学 2017
[8]路涵过渡段复杂变形对无砟轨道系统的影响研究[D]. 任闯闯.北京交通大学 2016
[9]区域沉降对路基上CRTS-Ⅱ板式轨道的影响[D]. 罗琨.西南交通大学 2016
[10]兰州黄土地区双块式无砟轨道的动力分析[D]. 全健健.兰州交通大学 2016
本文编号：2963207
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1日本新干线
兰州交通大学硕士学位论文-1-1绪论1.1引言自1825年英国修建第一条铁路以来，铁路运输以其行车速度快、运输成本低、运量能力大的优势在全世界得到了发展和应用，1964年，世界上第一条高速铁路东海道新干线在日本成功开通，这为世界高速铁路的发展和应用拉开了序幕。之后，法国、德国等国家也纷纷开始研究高速铁路，至此，高速铁路作为一种安全、舒适、高效的运输工具，已经融入到人们的日常生活。中国铁路始建于1876年，最高运行速度可达到32km/h，经过多次大提速后，直到2003年，我国第一条真正意义上的高速铁路—秦沈专线正式开通，时速达到了200km/h，这标志着中国已经成功进入到了高速铁路的行列。2008年，京津城际通车，设计最高速度达到350km/h，这表明我国高速铁路迎来了蓬勃发展的时代。截止到2015年，全国的高速铁路运营里程已超过1.9万公里，预计到2025年，高铁规模将实现3.8万左右。随着社会的发展，中国已经发展了一套能够自主建设和运营的高速铁路技术。近年来，中国的高速铁路也凭借先进的技术和产品逐渐走出了国门，成为了中国的骄傲。高速铁路主要采用两种轨道结构，有砟轨道和无砟轨道。通过试验研究和运行结果表明，两种轨道上运行的高速列车时速都可以达到300km/h以上。在目前运营的高速铁路线路上，有砟轨道占3/4，无砟轨道占1/4。作为最早应用的传统轨道结构形式，有砟轨道应用在法国的高速铁路和日本的的新干线上。相比有砟轨道，无砟轨道具有平顺性高和稳定性好等优点，作为一种新的轨道结构形式，在全世界高速铁路建设中得到广泛的应用。图1.1日本新干线图1.2兰新线随着铁路高速化的发展，列车运行的安全性和乘客的舒适性成为最突出的问题，列
兰州交通大学硕士学位论文-3-车安全，甚至还会破坏轨道结构，因此，我们要将轮轨下部结构的变形控制在合理范围内，从而确保行车的安全性和平稳性[2]。1.2.1路基的沉降特点研究路基的不均匀沉降主要分为施工沉降和工后沉降，路基填筑时发生施工沉降，而工后沉降出现在路基铺轨完成后，其直接影响铁路轨道和列车的安全性和稳定性[3]。路基工后沉降主要包括三部分，一是路基填筑自身的沉降，二是路基基床的累积永久变形，三是地基的沉降。由于路基填料主要为散体颗粒材料，当填料的选择不当，对填土压实不足时，会造成路基产生一定程度的下沉，不易控制[4]。在运营阶段，由于反复的列车荷载造成路基下沉，沉降变形会逐渐积累。当路基的基础变形超出限度，对铁路轨道的受力会产生较大的影响，甚至会导致轨道结构破坏。因此，随着列车运行速度的提高、运量的增加以及铁路运营时间越来越长，控制路基工后沉降成为轨道铺设成功的必要条件。路基工后沉降分为均匀沉降和不均匀沉降，其中，路基不均匀沉降是影响高速列车运行安全性和轨道结构平顺性的关键[5]。路基不均匀沉降一般可分三种型式，即正(余)弦型、错台和折角，如图1.3所示。路基上主要发生正(余)弦型不均匀沉降，桥梁在列车荷载作用下的挠曲变形也属于这种形式。错台和折角沉降则发生在不同结构物或结构物与土工物之间的过渡段上[6]。图1.3路基不均匀沉降的型式1.2.2路基不均匀沉降对轨道结构受力性能影响研究AkiraDr.Eng和Takahio[7]分析了轨道刚度的变化对有砟轨道与板式无砟轨道过渡段的轮轨作用力的影响，并对问题提出了合理的解决意见。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路路桥过渡段不均匀沉降与钢轨变形的映射关系及动力学应用[J]. 何春燕,陈兆玮,翟婉明. 中国科学:技术科学. 2018(08)
[2]道砟胶固化道床技术在有砟-无砟轨道过渡段的应用[J]. 亓伟. 中国铁路. 2016(12)
[3]路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响[J]. 张小会,周顺华,宫全美,杨新文. 同济大学学报(自然科学版). 2015(08)
[4]严寒地区路基冻胀变形特征及过程分析[J]. 王功博,黄新文. 铁道勘察. 2015(03)
[5]高速铁路路基沉降与列车运行速度关联性的研究[J]. 宋欢平,边学成,蒋建群,陈云敏. 振动与冲击. 2012(10)
[6]路基不均匀沉降对有砟轨道沉降影响的模型试验[J]. 邹春华,周顺华,王炳龙,韦凯. 同济大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]路基不均匀沉降值对板式轨道动力响应的影响[J]. 周萌,宫全美,王炳龙,周顺华. 铁道标准设计. 2010(10)
[8]客运专线路基沉降特征及其影响因素分析[J]. 周全能,姜领发. 铁道标准设计. 2010(02)
[9]CRTSⅠ型板式无砟轨道施工工艺研究[J]. 朱高明. 铁道标准设计. 2009(11)
[10]路基沉降不均对板式轨道受力的影响分析[J]. 刘茹冰,张士杰. 路基工程. 2009(01)
博士论文
[1]高速铁路路基不均匀沉降及其演化对车辆-轨道耦合系统力学性能的影响[D]. 郭宇.西南交通大学 2018
[2]高速铁路无砟轨道结构力学特性的研究[D]. 陈鹏.北京交通大学 2009
[3]路桥过渡段差异沉降控制标准与人车路相互作用[D]. 陶向华.东南大学 2006
硕士论文
[1]高速铁路路基冻胀对双块式无砟轨道结构的影响研究[D]. 张永斌.兰州交通大学 2019
[2]重载铁路路基上有砟轨道与隧道内无砟轨道过渡段轨道动力特性研究[D]. 陈迁.兰州交通大学 2018
[3]高速铁路曲线段动力特性分析[D]. 杨星光.兰州交通大学 2018
[4]基于道床非线性特性的桥上有砟轨道系统动力学特性研究[D]. 赵云哲.北京交通大学 2018
[5]严寒地区路基冻胀下车辆—无砟轨道系统的动力学行为研究[D]. 郭亮武.北京交通大学 2017
[6]路基不均匀沉降对列车运行安全性和轨道动力性能的影响[D]. 郭佳.北京交通大学 2017
[7]高速铁路路桥过渡段地基加固技术研究[D]. 王楚发.西南交通大学 2017
[8]路涵过渡段复杂变形对无砟轨道系统的影响研究[D]. 任闯闯.北京交通大学 2016
[9]区域沉降对路基上CRTS-Ⅱ板式轨道的影响[D]. 罗琨.西南交通大学 2016
[10]兰州黄土地区双块式无砟轨道的动力分析[D]. 全健健.兰州交通大学 2016
本文编号：2963207
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2963207.html
