客货共线CRTS Ⅰ型板式无砟轨道锚穴部位损伤分布及裂纹扩展研究

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1、国内图书分类号：U213.2+12密级：公开国际图书分类号：625西南交通大学研究生学位论文客货共线CRTSI型板式无砟轨道锚穴部位损伤分布及裂纹扩展研究年级二〇一五级姓名徐家铎申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师任娟娟教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:U213.2+12U.D.C:625SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAnalysisofDamageDistributionandCrackPropagationaroundtheAnchor

2、PocketofCRTSISlabTrackforMixedPassengerandFreightRailwayGrade:CivilEngineering2015Candidate:XuJiaduoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ArchitecturalandCivilEngineeringSupervisor:ProfessorRENJuanjuanMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位

3、论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）介绍了CRTSI型板式无砟轨道裂纹的损伤现状，并从混凝土损伤和断裂两

4、个角度详述了混凝土断裂问题的研究现状，阐述了对CRTSI型板式无砟轨道锚穴部位裂纹研究的必要性和现实意义。（2）详细介绍了混凝土塑性损伤模型，并阐述了其在ABAQUS软件中的实现方法，建立了基于混凝土塑性损伤模型的轨道板锚穴部位损伤分布模型。（3）应用前文所建模型，以混凝土拉伸、压缩损伤因子、最大主应力以及塑性应变为主要指标，分析了轨道板在纵、横向预应力以及砂浆离缝状态时，客、货车荷载作用下轨道板锚穴部位损伤分布状况，并得出了离缝高度与离缝深度对轨道板锚穴部位损伤分布的影响规律。（4）基于扩展有限元原理，结合断裂力学理论，进

5、一步研究分析了不同离缝工作状态时客、货车荷载作用下锚穴上边缘裂纹的扩展情况，并与前文的损伤结论进行对比，从而为实际运营中轨道板离缝损伤等级确定以及维修养护提供参考。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作并获得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要轨道结构长期承受列车动荷载的作用，不可

6、避免的产生裂纹损伤，尤其对于客货共线铁路线路，其裂纹损伤更为严重。经现场调研发现，轨道板裂纹损伤在纵横向锚穴周边分布较为集中，因此，对此类裂纹产生机理及扩展路径的研究便显得尤为重要。本文主要在现场调研的基础上，从损伤力学和断裂力学的角度出发，应用混凝土塑性损伤模型和扩展有限元原理，对轨道板预制过程中锚穴周边混凝土初始裂纹损伤的产生及长期运营过程中裂纹的扩展路径进行研究。首先，详细介绍了混凝土塑性损伤模型及其在软件中的实现方法，以轨道板锚穴周边混凝土所受最大主拉应力、拉伸和压缩损伤因子以及塑性应变为主要指标，研究分析了轨道板在

7、纵横向预应力作用下锚穴周边混凝土的损伤分布状况。经计算发现，轨道板锚穴周边混凝土拉伸损失远大于压缩损伤，且纵向锚穴损伤程度和损伤范围远大于横向锚穴。其次，在轨道板锚穴位置易产生初始损伤的基础上，结合现场动力测试所得列车钢轨支点压力，计算分析了不同板端离缝状态下，轨道板锚穴周边混凝土损伤分布状况。经计算发现，当离缝长度达到第1锚穴位置时，轨道板产生损伤的可能性较小，可忽略不计；当离缝长度达到第2锚穴位置时，轨道板仅在货车荷载作用下会产生损伤，产生损伤的临界离缝高度为0.8mm；当离缝长度达到第3锚穴位置时，客车荷载作用下，轨道

8、板产生损伤的临界离缝高度为1mm，货车荷载作用下，轨道板产生损伤的临界离缝高度为0.5mm。最后，从断裂力学的角度出发，应用扩展有限元原理，研究分析了轨道板锚穴周边单一裂纹在砂浆离缝状态时列车荷载作用下的扩展路径。经计算发现，当离缝长度达到第2锚穴位置时，最不利货车荷载作用下锚穴上边缘裂纹