收藏本站
《中南大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高速铁路无砟轨道密集过渡段路基动力试验与仿真分析

胡萍  
【摘要】:路基过渡段是整个高速铁路上影响线路平顺性的一个非常重要部位。设计时速为350km/h的武广高速铁路,设计标准更高,要求更严。过渡段的合理设计成为了保证线路安全和旅客舒适性的关键,而列车作用下过渡段的动力特性研究则成为了验证过渡段设计是否合理的重要指标。考虑到武广高速铁路平均每隔45m出现—过渡段的情况,密集过渡段间的相互影响也成为了当今高速铁路研究的一个重点。本文以武广高速铁路过渡段为研究对象,以国家自然科学基金项目和铁道部科技计划为依托,通过室内外试验获取了过渡段材料参数和刚度比,利用现场大型行车试验分析过渡段动力特性规律,并由实测轨道加速度数据数定得到了轨道应力时程曲线,结合ANSYS参数化编程建立了过渡段轨道/路基动力有限元分析模型。另外,结合有限元法和模态叠加法,采用FORTRAN语言编制了列车/轨道/路基动力分析程序,研究了列车作用下过渡段的动力特性影响因素及密集过渡段间相互的影响。主要的研究工作和研究成果如下: (1)搜集了国内外过渡段所产生的问题及处理方法,并对普通轨道/路基和过渡段轨道/路基动力响应的研究历史与现状进行回顾和总结,提出了需要开展研究的问题。 (2)通过现场波速试验(跨孔法、下孔法及面波法)、大型激振试验及室内大型粗颗粒土的物理力学试验,得到了路-桥过渡段基床表层和底层填料的动力参数和物理力学参数,并通过综合刚度法计算得到路-桥过渡段的刚度比。通过对比不同试验方法的试验结果,提出了较为合理的参数获取试验方案。 (3)基于D'Alembert原理的弱变分和整体Lagrange格式,首先分析研究对象的本构模型、材料阻尼、CA砂浆单元选取、不同单元的连接,并引入了粘弹性人工边界,充分利用实测钢轨加速度,结合傅立叶变换等方法数定得到轮轨垂向力,作为动荷载输入,从而改进了现有无砟轨道路-桥过渡段系统半无限三维空间动力有限元计算模型。整体刚度矩阵方程的求解采用了Newmark |隐式积分法,因计算模型中包含有大量的耦合约束方程,采用了波前(Front)求解器和缩减法求解器,整个求解是在ANSYS系统中进行的。 (4)通过建模和有限元分析提取模型的振型和频率,将有限单元法和模态综合叠加技术引入到车轨耦合振动模型中来。车辆采用六自由度的二维车辆模型,轨道采用平面梁单元建立连续梁模型,提取车轮行驶单元节点处振型向量,利用模态综合叠加法推导了系统矩阵,并建立了系统运动方程,这使得车轨耦合方程组矩阵维数大大降低,提高了求解速度,且避免了由于单元划分过细导致的轨道刚度矩阵和质量矩阵非常大而计算难以进行的问题。并用FORTRAN语言编制了相应的计算程序,运用所编制的程序与实测数据进行对比分析,结果表明该种方法确实可行,具有很强的通用性,且便于分析结构细部的动力响应。 (5)在新建武广高速铁路综合试验段进行了两种车型120趟高速行车条件下的动力学测试,首次获得了最高速度达354.7km/h的路-桥过渡段动力响应试验数据。并引入小波分析理论,根据牛顿-柯特斯法积分法,五点三次平滑法,结合matlab软件编程,获取了更真实的动态时程响应曲线。为了获取动响应幅值,进一步对时程曲线进行随机数据信号的均方值、均值和方差的统计分析,并通过K检验法进行正态分布的假设检验;进一步验证数据的真实性,从而剔除部分不真实数据,获得真实信号。同时,对信号进行了频域分析,研究了过渡段的动态响应沿线路方向和路基深度方向的变化规律,并研究了轴重、行车速度、行车方向、邻线行车等对过渡段动力特性的影响。提出了过渡段路基动力设计的控制条件和动力分析控制标准,进而对过渡段的设计提出了建议。 (6)根据国内外车辆轨道路基动力学特性的评价指标,利用第四章的过渡段轨道/路基动力模型,求得路-桥过渡段在列车荷载作用下轨道路基的动力响应,利用第五章模态叠加法建立的车辆/轨道/路基(地基)模型求得车辆/轨道的动力响应。以武广高速铁路轨道路基设计参数为基础,分析了过渡段长度、轨面弯折、差异沉降、过渡段刚度、过渡段型式等因素对过渡段动力指标的影响,并提出了相应的设计参考值。 (7)借助于文中建立的过渡段动力有限元程序和模态叠加法编制的FORTRAN语言程序,对于不同间距的路-桥相邻过渡段进行动力分析,与实际工况的路-桥过渡段和现有评价标准进行对比,获得了最不利的过渡段间距范围,然后考虑极限工况,获得相邻路-桥过渡段的最不利间距,并进一步分析了“一次过渡法”和“二次过渡法”对密集过渡段进行处理的区别,得到了在最不利间距以内的相邻过渡段必须用“次过渡法”处理的重要结论。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杜忠志,伍修胜,唐林全;秦沈客运专线路堤与路堑过渡段施工技术[J];铁道建筑技术;2001年S1期
2 徐月新;张宾;;浅谈缓和曲线在公路设计中的运用[J];才智;2010年22期
3 陆本魁;;同步卫星过渡段轨道阻力效应的量级估计[J];飞行器测控学报;1984年01期
4 曾晨 ,王鹰;圆管式胶带输送机过渡段胶带成形分析[J];太原重型机械学院学报;1985年01期
5 杨厚华;深槽带式输送机过渡段的托辊布置[J];煤矿机械;1999年11期
6 秦立森,赵晓路,蒋雪辉;E~3对转涡轮设计特点分析(Ⅱ)——过渡段不同方案的流场分析比较[J];工程热物理学报;2003年03期
7 丁松乔;;浅谈路桥过渡段施工[J];建材与装饰(下旬刊);2007年07期
8 张立东;赵朝阳;;客运专线过渡段级配碎石施工技术[J];铁道标准设计;2008年05期
9 张开营;;客运专线路涵过渡段级配碎石施工技术探讨[J];路基工程;2008年03期
10 冯双;赵菊梅;;郑西客运专线过渡段沉降观测技术[J];山西建筑;2009年26期
11 魏永强;陈丽芳;张洪银;;浅谈缓和曲线在公路设计中的运用[J];科技信息;2010年07期
12 邓天棋;;彭湖高速公路路桥过渡段沉降观测分析[J];路基工程;2010年05期
13 陈永;龚华军;王彪;;倾转旋翼机过渡段纵向姿态控制技术研究[J];飞行力学;2011年01期
14 邰永刚;赵震宇;陈红缨;白书锋;;高度自适应护栏过渡段研究[J];公路工程;2011年01期
15 罗林刚;;试论路桥工程施工中过渡段的相关问题[J];科技资讯;2011年08期
16 岳洪波;;浅谈路桥工程过渡段施工[J];山西建筑;2011年16期
17 张晓峰;;过渡段在高速铁路中的施工技术应用研究[J];科技资讯;2011年11期
18 刘林;;24小时地球同步卫星过渡段的轨道变化[J];飞行器测控学报;1982年04期
19 程毓斌;公路中央分隔带开口过渡段的设计方法[J];华东公路;1994年04期
20 郑双雁;浅议桥头跳车[J];森林工程;1998年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐玲芝;;时速200 km/h客运专线过渡段施工技术[A];客运专线工程技术学术研讨会论文集(上)[C];2008年
2 StanleyJ.Kletch;EdwardJ.Rylicki;;带感应加热过渡段的燃气式连续退火炉系统[A];1999中国钢铁年会论文集(下)[C];1999年
3 胡柱奎;;铁路客运专线过渡段级配碎石填筑试验研究[A];铁路客运专线建设技术交流会论文集[C];2005年
4 魏雄标;高瑞力;;海洋固定平台过渡段安装技术分析[A];2007年度海洋工程学术会议论文集[C];2007年
5 魏雄标;高瑞力;;海洋固定平台过渡段安装技术分析[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
6 杨文友;高国鑫;徐少华;王长林;;海洋固定平台过渡段安装技术的改进[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
7 刘婕;;浅议路、桥(涵、通道)过渡段不均匀沉降的原因及预防措施[A];河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
8 李建光;;关于郑西高铁过渡段动态不平顺探讨[A];郑州铁路局“十百千”人才培育助推工程论文集[C];2011年
9 宋慧军;于菲;;双向涨紧定位综合测具的设计[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编(论文集)[C];2010年
10 张鸿儒;张静;刘建坤;侯永峰;;铁路路基与箱涵过渡段的现场动力试验[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 胡立人;既当监军 又当参谋[N];中国铁道建筑报;2006年
2 本报记者 王立武 通讯员 古春生 产运节;双十步打造精品线[N];中国铁道建筑报;2006年
3 ;神舟六号飞船总装完成[N];南京日报;2005年
4 通讯员 向清明;精雕细琢迎奥运 两标喜获金银奖[N];中国铁道建筑报;2008年
5 孟祥宾;我国首台超高压CFB锅炉即将“上岗”[N];中国工业报;2007年
6 石中生通讯员 张伟;决战太行深处[N];中国交通报;2007年
7 张晓健;二重核电锻件订货实现重大突破[N];中国冶金报;2007年
8 记者 袁超群实习生 梁璠;地铁一号线一期试验段10月开工[N];西安日报;2008年
9 魏新颖;高速路穿小区 业主质疑规划合理性[N];中国改革报;2007年
10 马福增 苏卫东;渤海之湾舞钢龙[N];中国建设报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡萍;高速铁路无砟轨道密集过渡段路基动力试验与仿真分析[D];中南大学;2010年
2 屈畅姿;高速铁路相邻过渡段路基动响应及长期动力稳定性研究[D];中南大学;2013年
3 胡书珍;高低压涡轮过渡段内部复杂流动机理及调控研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
4 张雪梅;多组元分批精馏过程和设计方法的研究[D];天津大学;2003年
5 陈虎;高速铁路无砟轨道路堤地基差异沉降传递规律及过渡段动力学试验研究[D];西南交通大学;2013年
6 巢万里;高速公路桥隧过渡段力学行为与动力响应研究[D];中南大学;2013年
7 陈雪华;高速铁路无碴轨道过渡段路基的动力特性研究[D];中南大学;2006年
8 徐婷;公路限速区划分与限速梯级过渡段设置研究[D];北京工业大学;2011年
9 高志伟;基于行驶平顺性的公路软基过渡段均衡沉降控制研究[D];长安大学;2012年
10 马伟斌;既有线提速基床与道床相互影响的研究[D];铁道部科学研究院;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁小青;水利工程中无压流到有压流过渡段水流数值模拟及结构优化[D];太原理工大学;2010年
2 刘伟;有砟—无砟轨道过渡段刚度过渡形式的研究[D];西南交通大学;2011年
3 王浩宇;高速铁路无砟有砟过渡段优化设计[D];北京交通大学;2012年
4 王志明;燃气轮机燃烧室过渡段数值模拟及结构优化[D];吉林大学;2012年
5 龚风华;武广客运专线过渡段沉降分析与控制[D];西南交通大学;2013年
6 金珊珊;公路横断面宽度过渡段技术指标研究[D];长安大学;2013年
7 童发明;高速铁路相邻涵洞间过渡段路基动力响应相互影响分析[D];中南大学;2010年
8 赵铁军;高速铁路路基与桥梁过渡段问题的研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
9 于会江;高速公路桥(路)隧过渡段横断面合理衔接研究[D];长安大学;2010年
10 田艳娟;基于安全性能的隧道出入口过渡段沥青路面表面功能研究[D];长安大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978