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1、路基不均匀沉降对岔区无砟轨道结构力学特性的影响研究北京交通大学硕士学位论文路基不均匀沉降对岔区无砟轨道结构力学特性的影响研究姓名:马军旺申请学位级别:硕士专业:道路与铁道工程指导教师:蔡小培201107中文摘要中文摘要摘要:沉降变形的控制是路基上铺设无砟道岔的核心问题。由于道岔的结构特征和几何特征决定了其在高速运行条件下,列车和道岔的相互作用机理非常复杂,基础变形导致的道岔不平顺往往会大幅增加列车一道岔系统的动力响应,严重影响列车运行安全性、舒适性、平稳性。本文通过沉降地段轨道结构受力的准静态模拟,
2、揭示出不均匀沉降地段无砟轨道结构的位移变形及应力分布变化情况,找出易受不均匀沉降影响而发生破坏的部位。本文采用通用有限元软件对不均匀沉降作用下路基岔区无砟轨道进行力学分析,钢轨采用弹性点支承梁单元模型,扣件采用点支承弹簧单元模拟,道岔板、砂浆层、支承层采用实体单元进行模拟,基础的支承采用非线性弹簧单元进行模拟,通过非线性弹簧刚度的变化来模拟路基不均匀沉降曲线的变化。本文假定路基变形按余弦曲线变化,据此进行模拟计算。本文模拟分析了岔区轨道结构在纵向不均匀沉降条件下位移变形及受力情况,首次考虑了岔区横向
3、不均匀沉降的影响,分析了路基沉降区域不同沉降弦长、不同沉降幅值、不同列车速度对岔区无砟轨道结构位移变形及受力影响。主要工作如下:对路基不均匀沉降类型、控制标准及路基不均匀沉降区域轨道结构受力计算方法及研究现状、岔区无砟轨道基础变形引起的不平顺研究现状进行了调研和总结;运用有限元软件建立路基一无砟道床一道岔静力计算分析模型和路基一无砟道床一道岔动力学瞬态分析模型,通过实体单元、质量单元、非线性弹簧的变形曲线的组合,分析路基不均匀沉降条件下轨道结构位移变形和受力情况,分析了纵向和横向不均匀沉降中沉降幅值
4、、沉降弦长、列车速度对岔区轨道结构位移变形及受力影响,并找出不均匀沉降条件下轨道结构易受破坏的结构部位;按照保证轨道结构不出现空吊现象及道岔板最大应力不超过允许应力的原则,据此提出不均匀沉降限值;分析、总结不均匀沉降条件下岔区无砟轨道结构各部件响应规律。关键词:道岔;无砟轨道;路基;不均匀沉降;瞬态动力学分类号:.懿:白【】.龇髫的.咖锄妇曲一.嬲玎撕锄觚..,锄,谢锄仃仃耐.印的锄.画:曲懿?衔Ⅱ丘觚.也觚;溯砌锄髓百锄..,犯.,锄,,鼬血.菩趾、,.狮虹Ⅱ】印行醯砌锄;百行.锄.吐锄仃∞衄触锄
5、王盯酹,觚:仃?.句锄胁,仃锄舰鹏也珊锄廿锄行醯西出肌锄旬廿舯.打姗锄,】打销,渊时咖锄曲锄.行,仃;锄觚锄谢韶印印昏煳撕;肌.】.蚴:;仃;伊;砌锄;咖致谢本论文的工作是在我的导师蔡小培老师的悉心指导下完成的,蔡小培老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来蔡小培老师对我的关心和指导。高亮教授、谷爱军副教授在两年的学习生活中给予我极大的帮助和鼓励,衷心感谢两位老师的关心和帮助。彭华副教授、肖宏副教授悉心指导我的论文工作,在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助,
6、在此向彭老师、肖老师表示衷心的谢意。在撰写论文期间,乔神路博士提出了很多宝贵的意见和建议,给予我悉心的指导和帮助,吴凯伟、王春晖等同学及安彦坤师弟、邱金帅师弟等对我论文中的建模及研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的女友及家人,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。第一章绪论绪论第章.引言在我国铁路“十五计划”编制中已明确指出,要加强快速客运专线的建设,逐步建成以北京、上海、广州为中心,连接各省会城市和其它大型城市问铁路快速客运系统。年月日,国务院主持通过的《中
7、长期铁路网规划》为我国铁路发展描绘了宏伟蓝图。至年,我国铁路运营总里程达万公里,要建设“四纵四横快速客运专线及三处城际快速轨道交通系统,实现主要繁忙干线客货分线运输。建设高标准的铁路客运专线,是《中长期铁路网规划》中的一项重要内容。..无砟轨道的发展从世纪年代开始,无砟轨道在世界各国得到发展并逐步广泛应用。经过多年的发展,无砟轨道经历了数量上由少到多、技术上由浅到深、类型上由单一到多种、铺设范围上由个别地段到全线铺设的发展历程。目前高速铁路比较发达的国家大都采用无砟轨道作为主要的轨道结构型式,具有代
8、表性的有德国的、、,.日本的板式轨道、中国的、型板式轨道、Ⅱ型轨道及、双块式轨道等。此外,意大利、法国、奥地利、荷兰、瑞士等国均根据自己国家铁路特点选择无砟轨道结构型式,在铁路上有不同程度的应用。我国无砟轨道的研究起于世纪年代,与国外的研究几乎同步。初期曾试铺过支承块式、短枕式、整体灌注式及沥青道床,形成通用图并推广应用的仅有支承块式整体道床。在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过的隧道内铺设,累计达蛔。世纪年代曾试铺过由沥青混凝土铺装层与宽枕组成的沥青混凝土整体
