重载铁路水泥改良膨胀土路基动力特性数值研究

发布时间：2021-06-19 14:22

　　相比普铁与高铁而言,列车动载作用下重载铁路路基的动力特性更突出。依托浩吉重载铁路工程背景建立"列车-有砟轨道-基床-地基"三维数值模型,对不同荷载条件下重载铁路水泥改良膨胀土路基的动力特性进行分析。同时,结合室内动三轴试验,获取水泥改良膨胀土填料临界动应力,并建立填料累积变形经验模型,综合"强度-变形"指标对重载铁路水泥改良膨胀土路基的长期动力稳定性进行评估。结果表明:路基动应力受轴重影响敏感性大于车速,轴重25～30 t重载列车动载作用路基面动应力是预留客运列车作用时的1.2倍;不同列车荷载作用下重载铁路改良膨胀土路基的动应力沿深度逐渐衰减,动力影响深度是基床设计厚度（2.5 m）的1.2～1.6倍,但影响范围内路基动应力水平远小于填料临界动应力范围,说明路基动强度稳定满足要求;结合动三轴试验"应变-振次"稳定性曲线,建立考虑振次、应力水平等多因素的水泥改良膨胀土填料累积变形经验模型,预测400万振次基床表面累积变形为5.5～6.5 mm,其中前150万振次累积变形量占比达85%以上,说明路基动变形稳定满足要求;数值结果与文献测试数据吻合,验证模型的合理性。 

【文章来源】：铁道标准设计. 2020,64(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

C80敞车模型

路基模型考虑尺寸效应。翟婉明等[17]提出轨道尺寸需满足车轮作用点位置到钢轨两端距离>30 m,李成辉等[18]指出轨道两端与最外端轮距边界距离需>20倍轨枕间距。因此,路基模型沿行车方向取100 m,地基深度取5 m,地基横向宽度沿坡脚向外延伸5 m,见图2。模型中轮轨切向作用采用相对简单罚函数摩擦模型,法向接触由Hertz非线性弹性接触理论确定。轨道不平顺性基于美国五级谱高低不平顺样本结果,利用 Matlab 软件采用基于频域功率谱等效法,可以将不平顺轨道谱转化为不平顺幅值沿线路纵向空间分布;通过设定轮轨接触面位移量与接触力关系,运用位移加载方式对轮轨相互作用及运行轨迹进行描述。

由图4可知:轴重25～30 t时速120 km/h试验编组列车通过时,路基面动应力幅值117.7～123 kPa;C80货车组通过时路基面动应力为95～117.7 kPa,接近数值结果(106.3 kPa)。图4 朔黄铁路测试数据[11]

【参考文献】：
期刊论文
[1]振动荷载作用下浸水过程对重载铁路基床变形特性影响研究[J]. 韩博文,冯怀平,应志超,李立增.  振动与冲击. 2019(01)
[2]高速铁路路基动力学研究进展[J]. 陈云敏,边学成.  土木工程学报. 2018(06)
[3]重载铁路路基足尺模型试验研究[J]. 冷伍明,梅慧浩,聂如松,赵春彦,刘文劼,粟雨.  振动与冲击. 2018(04)
[4]重载铁路焊接接头不平顺对轮轨动态作用影响[J]. 高原,王平,徐井芒,陈嵘.  华中科技大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]运营前后高速铁路短间距路涵过渡段振动特性测试研究[J]. 屈畅姿,魏丽敏,王永和,何群.  铁道学报. 2017(10)
[6]有砟-无砟轨道过渡段动不平顺特性研究[J]. 李成辉,亓伟,耿浩,刘玉涛.  铁道工程学报. 2017(05)
[7]持续动荷载作用下基床粗粒土填料累积塑性应变试验研究[J]. 梅慧浩,冷伍明,刘文劼,聂如松,徐显达.  铁道学报. 2017(02)
[8]重载铁路路基基床结构分析及设计方法[J]. 吕文强,罗强,刘钢,蒋良潍,张良.  铁道学报. 2016(04)
[9]膨胀土路堑基床新型防水层振动荷载下服役性能试验研究[J]. 杨果林,邱明明,何旭,申权.  振动与冲击. 2016(05)
[10]重载铁路粗粒土填料动力特性及累积变形分析[J]. 冷伍明,周文权,聂如松,赵春彦,刘文劼,杨奇.  岩土力学. 2016(03)

硕士论文
[1]蒙华铁路30t轴重重载列车动力学研究[D]. 伍泓桦.西南交通大学 2017



本文编号：3237978