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《中南大学》 2010年
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武广客运专线路基动力响应特性试验及数值模拟分析

周镇勇  
【摘要】: 高速铁路以其快速、经济、安全舒适等优势,在世界各国得到迅速发展,我国通过新建客运专线、大范围提速等举措来提高列车运行速度。同时,列车高速运行加剧了轮轨系统的动力相互作用,使无砟轨道路基结构的动力响应特性呈现出了一些新的特征。本文以武广客运专线典型区段为工程背景,以铁道部科技计划项目为依托,采用理论分析、现场试验与数值模拟相结合的方法,研究列车荷载作用下无砟轨道路基结构的动力响应特性,主要研究工作和结论如下: (1)选择典型断面进行跨孔波速法和下孔波速法试验,获得级配碎石、AB组填料、路基本体以及地基土层的动力学参数:动弹性模量、动剪切模量和动体积模量等。 (2)结合工程现场路基设计和地基处理情况,分别选择路堤、路堑典型断面,确定了现场试验项目,选择监测设备和测试元件,制定了切实可行的路基动力响应试验方案。 (3)结合武广铁路客运专线‘联调联试’试验对路基动力响应进行测试,对CRH2动车组以时速180~350km/h运行时的动力响应(动应力、动位移、动加速度和振动速度)进行数据采集并分析,获得了动力响应时程曲线、动力响应沿深度的衰减规律及其随行车速度的变化情况。 (4)采用“规范法”计算了动应力随深度衰减规律及路基顶面产生的动变形幅值,并与实测结果进行对比分析。为路基结构设计提供理论依据。探讨了在基床表层、基床底层弹性模量变化与变形之间的关系。 (5)采用FLAC3D商业软件,建立了试验断面路基动力有限差分数值分析模型,对高速列车运行时路基结构的动力响应进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行对比分析,验证了分析模型和计算参数的合理性。
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