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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

2 篇 工学
- 2 篇 土木工程

主题

2 篇 基床结构设计方法
1 篇 大轴重
1 篇 长期稳定荷载阈值
1 篇 荷载传递规律
1 篇 荷载分担gauss函数...
1 篇 重载铁路
1 篇 三因素控制准则
1 篇 地基系数玛k30
1 篇 路基四轴荷载模式
1 篇 循环变形模量
1 篇 大轴重重载铁路
1 篇 动力分析模型

机构

2 篇 西南交通大学

作者

1 篇 吕文强
1 篇 朱波

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=基床结构设计方法"

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详细简洁

排序：

大轴重重载铁路路基基床结构设计方法及技术标准研究

大轴重重载铁路路基基床结构设计方法及技术标准研究

引用

作者：吕文强西南交通大学

学位级别：硕士

当前,重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低已成为世界铁路发展的重要趋势。重载铁路具有轴重大、轴间距小及列车编组长等主要技术特点。轴重提高导致路基动荷载幅值明显增大,轴间距减小使动荷载作用深度显著增加,列车编组增加... 详细信息

当前,重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低已成为世界铁路发展的重要趋势。重载铁路具有轴重大、轴间距小及列车编组长等主要技术特点。轴重提高导致路基动荷载幅值明显增大,轴间距减小使动荷载作用深度显著增加,列车编组增加会造成路基承受的连续作用次数增加,以上效应均将加剧列车／线路系统的动力相互作用,加快路基的累积变形和疲劳破坏。因此,与普速铁路相比,对于大轴重重载铁路路基基床的设计与修建要求更加严格。我国《重载铁路设计规范(报批稿1》中,从填料选择和压实质量进行控制给出了基床结构型式及各结构土层厚度等具体要求。但依然存在诸多问题,如基床仍以构造设计为主,缺乏基于力学分析的基床结构设计计算方法；基床结构型式的单一化倾向严重,不同地域环境的适应性有待提高；基床技术标准均参考了《高速铁路设计规范》,故结构厚度、填料及压实控制标准等指标针对性不足,其参数选取上值得商榷；基床结构的技术标准与国外重载铁路技术先进国家相比存在明显差异,我国重载铁路制定的基床结构厚度、填料及压实控制标准,尤其是强化基床表层厚度明显偏高,严重制约了我国重载铁路技术的健康发展。在技术上,重载铁路轨道刚度的变化是否对轨枕分担轮载力作用产生影响应需分析；路基作为一种土工构筑物,一直以来没有符合自身承载特性的活载图式,只能参考桥梁结构活载图式进行结构分析与设计,但由于路基与桥梁结构的受力特征、结构特性存在显著差异,原有列车标准活载模式也并不与之相适应,明确的基床承受荷载作用模式是结构设计与分析的重要前提,故需对其研究；目前我国铁路基床结构设计理论还处于初期发展阶段,没有建立系统的基于结构分析的设计方法,尤其对于重载铁路,路基承受高周循环动荷载作用下产生的累积塑性变形及结构损伤对线路的影响非常突出,因此应充分考虑高周循环动荷载影响,从强度、支承刚度和长期服役性能等方面对重载铁路路基设计理论及技术标准进行完善。综上所述,开展大轴重重载铁路路基基床结构设计方法及技术标准研究具有重要意义,研究成果将为我国重载铁路路基的设计提供指导。在对国内外重载铁路设计技术及应用成果收集、整理及吸收的基础上,采用理论分析及数值模拟,并结合现场实车测试等研究手段,以构建基于动强度、支承刚度及高周长期稳定性为控制准则的基床结构三因素综合设计计算方法为核心,开展了重载铁路技术条件下轨枕分担轮载力作用、重型车辆轨道结构荷载传递性能、大轴重车辆荷载特征下路基动力作用特性分析,以及基床结构承受车辆荷载作用效应空间分布规律的主要影响因素等相关研究工作,建立了基于车辆荷载-轨道系统-基床结构多体耦合作用效应的分析模型和路基面承受车辆轴载作用效应模式及参数指标,提出了能综合反映大轴重车辆荷载作用特点和重型轨道结构传递车辆荷载能力的重载铁路基床结构荷载空间分布效应的设计计算方法,明确了大轴重重载铁路基床结构设计的荷载技术条件,优化了基床结构竖向多层的构筑型式及各结构土层的厚度,完善了基床各结构层位的填料动强度或动承载能力技术标准及其K30值表达。主要研究工作及结论如下：1、基于Gauss函数分布的轨枕分担轮载力近似计算方法根据Winkler连续均匀弹性地基无限长梁钢轨垂向挠曲变形曲线形态保持不变,只随轮载力作用位置产生移动的特点,提出了基于Gauss函数表达的轨枕分担轮载力近似计算方法。研究表明：轨枕分担轮载力比值可通过轨枕位置处对应的地基反力Gauss函数分布系数与轨枕间距的乘积获得；单轮载力作用于轨枕正上方时,相邻5根轨枕的分担率依次为9.24%、24.14%、33.24%、24.14%、9.24%,所得结果得到了现场实车测试及室内大型模型试验的验证,较经验法工程应用精度有了较大的提高；与重载铁路有砟轨道路基结构有限元计算结果的对比表明,该方法同样适用于重载铁路条件下轨枕分担轮载力比值的确定。2、重载铁路路基基床结构承受列车荷载作用特征分析根据铁路机车车辆类型及构造特点,归纳出我国铁路主型机车车辆车型荷载作用模式,基于车型荷载轴间距与我国主型轨道结构枕间距相匹配的原则,构建了对应于客货列车运行条件下轴间距分别为2400mm和1800mm的路基轴型荷载模式,对比分析了单、双及四轴荷载模式下路基基床结构应力分布特征,并与铁路列车标准活载(2005)ZH图式(中国货运铁路活载)作用下路基应力对比,得出影响路基应力分布特征的关键因素主次关系为轮轴重>轮轴间距>轮轴数；同时,提出了重载铁路基床结构分析的四轴荷载模式及其与之对应的路轨一体化计算模型,与单轴荷载相比,最大差值(增量)约为14.8kPa,主要影响区域距路基面1.5～2m深度范围内,相对差值达67%～87%,且随深度的增加而增大；并且与实测值比较,路基面最大峰值动应力理论计算值(即为路基面极限动应力)和路基动应力理论计算值(即为路基常遇动应力)均略大,从结构设

关键词：大轴重重载铁路基床结构设计方法三因素控制准则荷载分担Gauss函数法路基四轴荷载模式地基系数玛K30 长期稳定荷载阈值循环变形模量

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大轴重作用下重载铁路路基结构荷载传递规律及设计方法研究

大轴重作用下重载铁路路基结构荷载传递规律及设计方法研究

引用

作者：朱波西南交通大学

学位级别：硕士

重载铁路运输因其运能大、效率高、能耗及运输成本低而受到世界各国的广泛重视,已被国际公认为铁路大宗货物运输发展的方向。实现货运重载的主要手段是提高货运车辆的轴重,提高轴重可以显著提升铁路运输效率。然而,随着轴重的不断提高,... 详细信息

重载铁路运输因其运能大、效率高、能耗及运输成本低而受到世界各国的广泛重视,已被国际公认为铁路大宗货物运输发展的方向。实现货运重载的主要手段是提高货运车辆的轴重,提高轴重可以显著提升铁路运输效率。然而,随着轴重的不断提高,轨道-路基相互作用将更加突出。重载车辆轴重的提高使得路基面动应力幅值明显增大;轴间距的减小使得动应力叠加效应显著,作用深度显著增加;编组增加使得路基承受的连续作用次数增加。以上效应均加快路基结构破坏,加速既有路基病害发展,造成轨道结构状态恶化,进而影响线路正常使用及养护维修。因此,重载铁路路基结构在循环荷载作用下应具有更高的承载能力、抗变形能力和长期动力稳定性。针对我国重载铁路路基结构荷载传递规律及其影响因素研究不足、基床结构型式单一、基床厚度和填料要求确定方面经验性倾向比较明显等突出问题,开展大轴重作用下重载铁路路基结构荷载传递规律及设计方法研究。基于车辆-轨道-路基系统动力学理论,在对我国单线重载铁路几何尺寸和填料力学特性研究的基础上,结合大轴重荷载作用特征,确定有限元模型几何尺寸,选取填料力学参数,建立单线重载铁路轨道-路基一体化有限元模型。并通过与理论计算结果对比分析,验证模型的可靠性。通过理论计算和数值模拟方法,对轨道结构荷载传递规律进行系统的研究。理论计算方面,基于荷载分担Gauss函数法,分别计算单轴作用于轨枕正上方和两轨枕之间时的轨枕分担比;数值计算方面,基于大型有限元软件ANSYS建立的单线重载铁路轨道-路基一体化有限元模型,计算单轴、双轴和四轴作用下轨枕分担轮轨力的范围和大小;分析单轴作用下,不同轴重、轨道参数(轨枕间距、扣件刚度、道床弹性模量)和路基参数(基床表层弹性模量、基床底层弹性模量、地基弹性模量)对轨枕荷载分担比的影响规律。基于单线重载铁路轨道-路基一体化有限元模型,计算路基结构各层动应力,分析路基结构内部应力沿横向、纵向的分布规律和竖向衰减规律;探讨不同轴重、轨道参数(扣件刚度、道床弹性模量)和路基参数(基床表层弹性模量、基床底层弹性模量、地基弹性模量)对动应力分布特性的影响规律,揭示路基结构的耗能机制。以大轴重作用下重载铁路基床结构长期累计变形逐渐稳定的变形演化状态控制为目的,基于大轴重重载列车荷载作用特征,建立以动强度、支承刚度和长期稳定性三因素为控制指标的大轴重作用下重载铁路基床结构设计控制准则和计算方法。结合《重载铁路设计规范》(TB10625-2017)中对基床结构设计的要求,针对45t大轴重荷载下的基床结构,给出2种建议方案。研究成果将为我国重载铁路的发展提供理论指导。

关键词：大轴重重载铁路动力分析模型荷载传递规律基床结构设计方法

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