基于扩展有限元法的双块式无砟轨道裂纹扩展特性研究

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2、＇．一，…——一＊－＇、，—＞：＞？亡Ｌ■丫培养单位；主木工程学院者Ｃ／管：苗Ｉ＇专业领域；建筑与主木工程．劈運誦学生姓名：张董涛护气：；校内导师：陈进杰教授－‘－．．、：ｊｆ满‘‘；．心ｉ：护校外导师：雷军教授级高工请＊’ｖ．＇；，‘．．、’，，．＇．；如＇—扣扣，Ｖ、古Ｖ心；二〇—五年六月山震冷：；’护－．．心…Ｗ＂．一．古Ｋ、一一雜转片巧…門‘般；．一、去巧、Ｊ■－Ａｓｍ；讓遲独创性声明本

3、人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，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巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。；據戒日期签名；＾ｉＫｏＬｃ＾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口送交论文的复印件和电子版本，允许论

4、文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕七学位论文全文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ｉ、１大学？，可＾公布论文，可ｔ＾采用影印缩印或其他复制手段保存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：＾运為曰期、刮；如！ｙ、沁导师签名：脈堯衫曰期：密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文基于扩展有限元法的双块式无砟轨道裂纹扩展特性研究TheExtendingFeaturesoftheCrackExistedinContin

5、uousDouble-blockBallastlessTrackBasedonXFEM培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：张莹涛校内导师：陈进杰教授校外导师：雷军教授级高工二○一五年六月摘要摘要双块式无砟轨道是我国目前高速铁路建设中采用较多的结构类型，由于双块式无砟轨道结构特点以及混凝土材料特性，结构中出现了一系列病害，为保证结够耐久性不受影响，对于这些病害的整治尤为关键。双块式无砟轨道中所出现的一种较多的病害是道床板裂纹，为使无砟轨道结构出现的裂纹病害能够得到有效整治，需要对轨道结构裂纹

6、扩展特性进行了解，以对无砟轨道结构裂纹预防和修补提出可行性建议。本文结合较为成熟的相关混凝土结构裂纹扩展研究技术对双块式无砟轨道存在的裂纹重点从以下几方面做了工作：(1)收集双块式无砟轨道病害资料，尤其是裂纹病害，裂纹出现时间、位置、形状等做了归纳总结，并对产生原因进行了定性分析。(2)依托ABAQUS有限元软件平台，利用扩展有限元法结合断裂力学理论对于多种工况下的裂纹应力强度因子进行了提取，分析了影响裂纹开裂的各个因素，并结合相关断裂力学知识进行了失稳扩展判断，结果显示裂纹尺度和轴向荷载是影响道床板裂纹扩展

7、的主要因素，研究成果提供了裂纹整治的理论基础。(3)利用建立的路基上双块式无砟轨道有限元模型，分别对在轴向荷载作用下和温度梯度荷载作用下道床板不同深度横向贯穿裂纹应力强度因子值随结构参数变化时的影响规律进行了分析，针对改善道床板裂纹稳定性提出了可行的结构参数优化建议。(4)依托ABAQUS有限元软件平台，利用建立的含预置裂纹的双块式无砟轨道有限元模型进行数值计算多种工况下失稳扩展条件下的裂纹路径进行了跟踪，分析了道床板裂纹扩展的基本规律，并对道床板典型裂纹扩展路径进行了模拟，结果与实际情况较为吻合，可以对道床

8、板典型裂纹扩展路径进行较为准确预测。最后对裂纹不同间距条件下道床板力学特性进行了分析，验证了结构设计参数的合理性。关键词：双块式无砟轨道；道床板；裂纹；断裂力学；扩展有限元；应力强度因子；扩展路径AbstractAbstractContinuousdouble-blockballastlesstrackisoneofcommonly-usedtrackstructuresinourcountry’s