高速铁路箱型路基动力响应分析

作     者：刘晶磊 周玮浩 张伯扬 刘佳凡 张业荣 LIU Jinglei;ZHOU Weihao;ZHANG Boyang;LIU Jiafan;ZHANG Yerong

作者机构：河北建筑工程学院河北张家口075000 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075000 河北省寒冷地区交通基础设施工程技术创新中心河北张家口075000 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2025年第69卷第1期

页      面：57-66页

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：张家口市市级科技计划财政资助项目(2311007A) 河北建筑工程学院研究生创新基金项目(XY202203) 

主　　题：高速铁路 箱型路基 数值模拟 动应力 动位移 加速度 

摘      要：为研究高速铁路箱型路基在列车荷载作用下的动力响应问题,采用数值模拟方法建立轨道-路基-地基三维有限元模型,分析箱型路基的动应力、动位移和加速度的分布规律,并与常规填土路基进行对比。结果表明,列车荷载作用下的动力响应时程曲线周期性变化明显,不同车厢相邻2个转向架产生叠加效应,随深度增加叠加效应减弱,且发生时间滞后约0.1 s。动力响应沿深度分布,主要呈递减趋势。箱型路基内,竖向动应力和加速度衰减率分别可达60%、75%以上。动力响应沿横向分布,在支承层范围内,横向分布差异较小,顶板竖向动位移最大差值仅为0.008 mm,而范围外则变化迅速。动力响应沿横向分布,主要呈“马鞍形和“U形分布,在支承层边缘下方、竖板和顶、底板连接处以及底板边缘均出现峰值,存在应力集中效应。路基表面最大动应力为39.6 kPa,最大动位移为0.165 mm,路基内最大动应力为100.6 kPa,满足设计要求。与常规填土路基相比,箱型路基竖向动应力的衰减率更大,可达到95%,且加速度较小,对动荷载的吸收和耗散作用更显著。箱型路基与常规路基表面竖向动位移幅值分别为0.165 mm、0.329 mm,最大差值为0.036 mm、0.189 mm。箱型路基动位移更小,横向分布更均匀,整体性更好。