道砟基本力学特性及格栅加固机理研究

《道砟基本力学特性及格栅加固机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、道砟基本力学特性及格栅加固机理研究1绪论1.1研究背景和意义交通运输是不断催动人类发展、社会进步和经济发展的重要推动力。进入21世纪以后，能源紧缺与环境恶化，迫使人类发展一种节能、环保的交通运输方式，铁路作为一种环保高效的运输方式受到前所未有的关注。以中国高速铁路建设与运营为主线，世界范围内铁路运输迎来了又一次大发展。目前，高速化与重载化己经成为铁路发展方向。随着科技水平、信息管理水平的提高，铁路运输变得更加高速、舒适、现代化。中国2014年1月1日起实施的《铁路安全管理条例》⑴规定，高速铁路（高铁）

2、是指设计开行时速250公里以上（含预留），并且初期运营时速200公里以上的客运列车专线铁路。中国高速铁路建设始于2004年中国铁路长远规划。2013年末，我国高速铁路总营业里程达到11028公里，在建高铁规模1.2万公里，中国的高速铁路初步成网。2014年，我国铁路新线投产8427公里，开通的高铁里程就达到0.5万公里，高速铁路总里程达到1.6万公里，铁路营业里程已达11.2万公里。2014年12月26日，兰州铁路局开通兰州至乌鲁木齐首趟动车，这标志着世界一次性建设里程最长的高速铁路将全线开通运营。客

3、货运输改革取得重要突破，旅客发送量23.2亿人，增长12%，己连续两年增幅超过百分之十。到2015年底，中国大陆各省高铁运营里程总计将达到19915公里。在世界范围内，中国是高速铁路在建规模最大、发展速度最快、集成能力最强、系统技术最全、运营里程最长的国家。在一些发达国家，铁路高速化的进程从未停止，铁路高速化水平不断提高。日本在1964年修建了世界上第一条高速铁路-东海道新干线，采用A型板式无碎轨道，时速达21(K230km，新干线建设不断延伸，相继完成了山阳、东北、上越、北陆、山形、秋田等新干线，目

4、前仍在继续延伸。2003年，日本磁悬浮列车在东京西部进行的一次测试中时速达到了581km。法国在1984年修建了高速铁路，2007年4月3日，法国高速列车(TGV)在法国巴黎东南部的一段经特殊加固的铁路线上，时速达到574.8km,打破了17年前由本国高速电气机车创下的有砟轨道铁路行驶速度世界纪录。德国、西班牙、意大利等国家也先后修建高速铁路，高速铁路成为铁路发展主要方向。1.2国内外研究现状为降低有砟轨道养护维修成本，延长养护维修周期，提高有砟轨道道床服役性能和适用性，针对有砟轨道道床劣化机理，国内

5、外研究者进行了一系列基础试验研究以及现场试验。国内外研究者主要通过试验及数值分析研究道床力学性能、劣化机理及延缓措施等。试验研究主要包括道碎三轴试验、道砟箱体试验(道砟直剪试验、positeElementTest，CET)、室内原尺寸道床模型试验Railm,高度450mm。道砟为石灰岩材质，符合欧盟铁路标准EN13450,道砟颗粒粒径范围为20-50mm。三轴试验围压值分别为lOkPa、30kPa和60kPa，道砟样本蹄分完成后被放入三轴仪内室，并施加所需围压和大约IkN初始应力，然后逐渐增大轴向荷载

6、，对试样顶部加压板施加Imm/min均勾轴向速度，当轴向应变达到12%时停止加载。..3直剪条件下底砟力学特性研究..........353.1打剪试验说理..........353.2试验仪器及试验方法..........353.3数位模型..........363.4结果分析..........403.4本章小结..........424格栅拉拔试验数值分析..........434.1拉拔试验原理..........434.2力法..........444.3格栅模型..........444.

7、5参数与加载..........484.6结果分析..........504.7本章小结..........535格栅-道床相互作用数值分析..........555.1数值模型..........555.2结果分析..........615.3本章小结..........635格栅-道床相互作用数值分析道床塑性变形，是影响有砟轨道养护维修的重要原因。有碎轨道道床周期性养护维修一个重要目的是消除轨道的不均勾沉降。本章利用前文模型及参数进行数值分析，建立道床全尺寸模型并加入土工格栅，研究格栅对有碎轨道道

8、床的加固作用及效果。根据国内外研究成果及离散单元法建模经验，可采用球单元或者墙体建立轨枕模型。其中，墙体建立的轨枕模型，只能被赋予位移参数，及在运算过程中，可以通过位移的连续不断变化，模拟列车经过时，轨枕位移的规律性变化。墙体建立的轨枕模型，优势在于模型的外表面是完全平面，这与现实中轨枕一致。球单元建立的轨枕模型，既可以被赋予位移参数，又可以被赋予外力参数，当赋予位移参数时，与墙体建立的轨枕模型功能效果基本相同，当赋予外力参数时，可以模拟列车经过时由钢轨