论文部分内容阅读
路涵过渡段是高速铁路下部基础的重要组成部分。在路涵过渡段填筑区域,路基、过渡段和涵洞的材料、强度、刚度截然不同,经常发生复杂变形,主要包括:路基在铁路运营后不同程度的工后沉降;路基、过渡段和涵洞区域路基折角沉降;寒冷冬季路基冻胀;路基、过渡段、涵洞区域冻胀差异等。这些不同形式的基础变形会导致轨道不平顺和底座板下部离缝,影响列车平稳和安全运行。因此,研究路涵过渡段基础复杂变形对轨道不平顺和离缝的影响以及对列车高速运行时车辆-轨道系统动力响应影响十分必要。本文选取CRTSIII型无砟轨道路涵过渡段作为研究对象,对基础复杂变形引起的车辆-轨道结构静动力学影响进行分析研究。主要研究内容和成果如下:(1)考虑底座板与基床表层之间的层间离缝,建立了无砟轨道-过渡段实体、精细化静力学模型。研究路基余弦型沉降、折角型沉降、涵洞整体沉降、路基冻胀和差异冻胀等复杂变形作用下,路基-无砟道床-轨面间力和位移传递关系、无砟轨道轨面不平顺特征、底座板与基床表层之间的离缝。并分析研究了实际监测冻胀数据对轨道不平顺和离缝的影响。计算结果表明:变形幅值越大,轨道结构拉应力越大,轨道结构跟随性越差,底座板与基床表层之间离缝越大:变形波长越大,轨道结构跟随性越好,离缝值越小。根据底座板与基床表层之间的离缝值,提出基础变形的建议限值。(2)基于车辆-轨道-路基耦合动力学,考虑1:40轨底坡和扣件多点弹性支撑,采用粘弹性动力人工边界,建立了车辆-无砟轨道-路基-过渡段精细化、大尺度动力学模型。在静力学研究成果的基础上,研究路基余弦型沉降、折角型沉降、涵洞整体沉降、路基冻胀和差异冻胀等复杂变形作用下车辆-轨道系统的动力响应。计算结果表明:变形幅值越大,对车辆以及轨道结构的动力影响越大,其中对车体垂向加速度和轮轨垂向力有显著影响,而对对车体横向加速度几乎没有影响。根据动力学计算结果,考虑行车安全和旅客舒适度等车辆轨道动力学安全指标,提出基础变形的建议限值。(3)根据静动力学计算结果,建议过渡段前路基余弦型不均匀沉降控制限值为10mm/20m,折角型不均匀沉降控制限值为1‰;建议过渡段区域路基余弦型不均匀沉降控制限值为10mm/20m,折角型不均匀沉降控制限值为1‰;建议涵洞整体沉降控制在2mm内。建议路基冻胀控制限值为1Omm/20m。实测冻胀下车辆-轨道系统各项动力响应最大值均小于车辆-轨道动力学安全指标。在实测冻胀地段不进行限速,直接以350km/h速度通过。