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既有线提速基床与道床相互影响的研究

马伟斌  
【摘要】:随着列车速度不断提高,既有线轨道结构暴露出的问题越来越严重。主要表现为轨道与路基结构在列车重复载荷作用下产生不均匀的残余变形,导致轨道与路基结构的几何形位、尺寸不断发生变化,产生各种不平顺。不平顺的产生除了与基床的强度、密实度有关外,还与道床和基床的刚度指标关系密切。轨道与路基结构的强度、刚度等指标与其平顺性存在着辨证统一的关系,因此本文研究目的就是通过系统研究得出既有线提速基床与道床相互影响的内在关系。 本文主要研究方法有理论分析、室内模型试验、数值计算分析以及现场普查与测试等。首先从理论上对道床与基床的动态特性做了分析研究,提出既有线提速路基面临的相关问题。其次,通过室内动载模型试验,研究不同刚度(密度)基床下,轨道与路基结构的动应力、动变形、模量、刚度等随载荷次数的变化规律及发展过程。然后,通过数值模拟计算掌握了轨道与路基结构动应力、动位移的分布特点及规律。最后,针对不同形式基础结构对道床的影响,综合参考国内外资料的基础上进行了现场调查与实测,提出了线路全面普查与局部勘察相结合的质量评估系统。主要工作及结论如下: 1、重复荷载作用下基床与道床相互影响的室内动载模型试验研究 针对既有线提速改造中遇到的道床与基床参数的合理匹配问题,以室内动载模型试验研究为依托,配制6组不同密实度的土样,对轨道与路基结构进行了动应力、弹性变形、塑性变形、反应模量等项目的测试,并通过不同压实系数下模型试验测试结果的对比分析,得出了基床、道床弹塑性变形以及反应模量的变化趋势,探讨了轨道与路基结构地基系数、压实系数以及动静刚度等参数之间的发展规律,提出了基床对道床影响的临界值,即:基床压实度为0.93时,基床临界动刚度值为75MPa/m,基床临界动弹性变形为1.5mm,道床的临界动刚度值为110kN/mm。对基床与道床参数匹配及相互动力作用的规律研究,为既有线提速改造设计具有重要指导意义。 2、轨道与路基结构动态数值模拟研究 根据模型试验结果,采用反分析法确定轨道与路基结构的材料参数,对模型结构以及原形结构进行动态数值模拟研究。模型试验的数值模拟结果与模型试验


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