CRTS I型双块式无砟轨道轨枕角裂纹萌生与扩展研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕角裂纹萌生与扩展研究ResearchontheCrackInitiationandGrowthintheSleepersCornerofCRTSⅠDouble-blockBallastlessTrack培养单位：交通运输学院专业领域：交通运输工程学生姓名：孙浩校内导师：王建西教授校外导师：郝志宏教授级高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其

3、他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要近年来，我国高速铁路发展迅速。高速铁路的建设多采用无砟轨道，双块式无砟轨道作为无砟轨道主要结构型式之一得到广泛应用。双块式无砟轨道在服役过程中由于长期承受外界环境温度和列车荷载的反复作用，加之自身结构特点与混凝土材料特性，因此出现了大量裂纹。裂纹的存在以及扩展会引起钢筋锈蚀、影响无砟轨道长期使用。从裂纹发生发展机理上进行研究，从根本上减少裂纹的产生对问题的解决显得至关重要。本文以武广客

4、运专线路基上CRTSⅠ型双块式无砟轨道为研究对象，运用损伤力学和断裂力学理论，通过建立双块式无砟轨道有限元模型，对道床板轨枕角裂纹萌生与扩展问题进行了研究。本文主要包括以下几个方面的研究工作：(1)对双块式无砟轨道裂纹产生原因进行了初步分析，对裂纹类型进行了分类总结，确定以轨枕角裂纹作为主要研究对象。(2)运用损伤力学理论，利用有限元软件ABAQUS，建立含损伤塑性的双块式无砟轨道有限元模型，分析不同荷载作用下损伤因子、应力等特征，研究了轨枕角裂纹萌生位置、萌生趋势、萌生时机等问题，最终通过分析指出轨枕

5、角裂纹产生的主要原因在于轨枕块自身的构造特点以及外界温度荷载的影响作用。(3)运用断裂力学理论，建立含裂纹的双块式无砟轨道有限元模型，分析不同荷载作用下裂纹尖端应力强度因子特征，研究了轨枕角裂纹扩展规律、失稳扩展状态，分析了影响轨枕角裂纹扩展的因素，并最终确定轨枕角裂纹扩展过程中的主要驱动力为轴向温度荷载。关键词：双块式无砟轨道；裂纹；损伤因子；应力强度因子；萌生；扩展AbstractInrecentyears,thehigh-speedrailwayinourcountrymaintainsthefa

6、stdevelopment.Ballastlesstrackisappliedintheconstructionofhigh-speedrailwayinmost,amongthem,double-blockballastlesstrackwhichisamainstructureofballastlesstrackisappliedwidely.Double-blockballastlesstrackbearalong-termandrepeatedinfluenceoftheoutsidetempe

7、ratureandtrainload,combinedwiththeinfluenceofitsownstructuralcharacteristicsandthematerialcharacteristicsofconcrete,alargenumberofcracksappearedonthetrack.Theexistenceandgrowthofcrackswillcausecorrosionofsteelbarsandaffectitslong-termeffect.Thus,itisvery

8、importanttostudythemechanismofcrack’soccurrenceanddevelopment.Basedonthetheoryofdamagemechanicsandfracturemechanics,thispaperestablishedafiniteelementmodelofthedouble-blockballastlesstracktostudytheinitiationandgrowthofthe