高速铁路路基不均匀沉降对车辆—轨道系统力学特性影响研究

发布时间：2023-02-15 09:55

　　高速铁路运行舒适性和安全性主要取决于轮轨之间的高平顺性和相互动力作用的高稳定性,稳定的路基结构是实现这一目标的前提条件。路基在循环荷载、地下水以及环境因素等共同作用下不可避免会发生不均匀沉降现象,而路基的不均匀沉降会造成高速铁路轨道结构的变形,产生额外的附加应力。而轨道结构的变形会映射到钢轨表面造成钢轨表面的不平顺,对高速列车运行的安全性、平稳性和舒适性产生影响。因此,研究高速铁路路基不均匀沉降具有重要意义。本文以高速铁路无砟轨道路基沉降问题为研究对象,基于温克尔弹性地基耦合梁理论和有限元方法,建立板式无砟轨道梁-体空间有限元模型。充分考虑无砟轨道各层间接触非线性特性,分析在轨道自重荷载和列车动荷载作用下基础的不均匀沉降与无砟轨道钢轨的不平顺之间的映射关系,并在此基础上,对高速铁路无砟轨道线路路基不均匀沉降现有安全限值进行评测分析。研究结果表明:当高速铁路线路基础发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在受到自重荷载以及列车动荷载共同影响下,会发生跟随性沉降变形,最上层结构的跟随性沉降变形幅值最小,而越靠近基础沉降的无砟轨道结构的跟随性沉降幅值越接近实际沉降幅值。基础沉降幅值越大钢轨轨面不平顺就...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 车辆-轨道-路基耦合系统动力学概述
        1.2.1 车辆-轨道-路基耦合动力学发展
        1.2.2 车辆-轨道-路基耦合动力学内容
    1.3 路基不均匀沉降及其研究现状
        1.3.1 路基不均匀沉降形成原因
        1.3.2 路基不均匀沉降的研究现状
    1.4 本论文研究的主要内容
2 路基上无砟轨道力学模型和路基不均匀沉降模型
    2.1 几种典型路基上无砟轨道模型
        2.1.1 弹性地基耦合梁模型
        2.1.2 弹性地基梁-板模型
        2.1.3 弹性地基梁-体模型
    2.2 建立板式无砟轨道有限元模型
        2.2.1 板式无砟轨道简介
        2.2.2 建立CRTSIII型板式无砟轨道有限元模型
    2.3 高速铁路路基不均匀沉降模型
        2.3.1 路基不均匀沉降机理
        2.3.2 路基不均匀沉降控制标准
        2.3.3 路基不均匀沉降模型
    2.4 本章小结
3 车辆-无砟轨道-路基垂向耦合系统动力学模型
    3.1 概述
    3.2 车辆动力学模型及振动方程
        3.2.1 坐标系的定义及车辆振动自由度
        3.2.2 车辆垂向振动模型
        3.2.3 车辆垂向振动方程
    3.3 无砟轨道动力学模型及振动方程
        3.3.1 模态法与有限元法的比较
        3.3.2 无砟轨道连续弹性点支承梁模型
        3.3.3 无砟轨道连续弹性点支承梁振动方程
    3.4 路基动力学模型及振动方程
        3.4.1 道床及路基的振动参数计算
        3.4.2 路基空间有限元模型建立
    3.5 系统间相互作用模型
    3.6 本章小结
4 路基不均匀沉降对无砟轨道结构静力学特性的影响
    4.1 不均匀沉降对轨道变形影响
        4.1.1 沉降波长的影响
        4.1.2 沉降幅值的影响
    4.2 不均匀沉降对轨道应力影响
        4.2.1 沉降波长的影响
        4.2.2 沉降幅值的影响
    4.3 本章小结
5 垂向路基不均匀沉降对车轨耦合系统动力学特性影响
    5.1 行车速度的影响
    5.2 不均匀沉降幅值影响
    5.3 不均匀沉降波长影响
    5.4 不均匀沉降位置影响
    5.5 本章小结
6 横向路基不均匀沉降对车轨耦合系统动力学特性影响
    6.1 行车速度的影响
    6.2 不均匀沉降幅值的影响
    6.3 不均匀沉降波长的影响
    6.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3743289