浅谈武广客运专线路基动力响应特性试验及数值模拟分析

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1、中南大学硕士学位论文武广客运专线路基动力响应特性试验及数值模拟分析姓名：周镇勇申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：魏丽敏20100510摘要高速铁路以其快速、经济、安全舒适等优势，在世界各国得到迅速发展，我国通过新建客运专线、大范围提速等举措来提高列车运行速度。同时，列车高速运行加剧了轮轨系统的动力相互作用，使无砟轨道路基结构的动力响应特性呈现出了一些新的特征。本文以武广客运专线典型区段为工程背景，以铁道部科技计划项目为依托，采用理论分析、现场试验与数值模拟相结合的方法，研究列车荷载作用下无砟轨道路基结构的动力响应特性，主要研究工作和结论如下：(1)选择典型断面进行跨孔波速法和下

2、孔波速法试验，获得级配碎石、AB组填料、路基本体以及地基土层的动力学参数：动弹性模量、动剪切模量和动体积模量等。(2)结合工程现场路基设计和地基处理情况，分别选择路堤、路堑典型断面，确定了现场试验项目，选择监测设备和测试元件，制定了切实可行的路基动力响应试验方案。(3)结合武广铁路客运专线‘联调联试’试验对路基动力响应进行测试，对CRH2动车组以时速180～350km／h运行时的动力响应(动应力、动位移、动加速度和振动速度)进行数据采集并分析，获得了动力响应时程曲线、动力响应沿深度的衰减规律及其随行车速度的变化情况。(4)采用“规范法”计算了动应力随深度衰减规律及路基顶面产生的动变形幅

3、值，并与实测结果进行对比分析。为路基结构设计提供理论依据。探讨了在基床表层、基床底层弹性模量变化与变形之间的关系。(5)采用FLAC3D商业软件，建立了试验断面路基动力有限差分数值分析模型，对高速列车运行时路基结构的动力响应进行数值模拟，并将计算结果与实测结果进行对比分析，验证了分析模型和计算参数的合理性。关键词：客运专线；无砟轨道；波速试验；动力测试；基床动力特性；数值模拟。ABSTRACTWithitscomprehensiveadvantagessuchasthehighspeed，economical，highsafetyandcomfortableperformance，th

4、ehigh-speedrailwayhasbeendevelopedrapidlyallaroundtheworld．Chinahasgreatlyimprovedthetrainspeedbystudyingandimprovingthehigh—speedrailway,suchasbuildingnewfastpassengertrafficspeciallineandraisingthespeedofexistingrailway．Meanwhile，thehigh—speedintensifiesthedynamicinteractionofwheel／railsystem．

5、ThepaperisbasedonthegroundofthetypicalsectionofWu—GuangpassengerraillineandthescientificandtechnologicalprojectoftheministryofRailways，toadopttheoreticalanalysis、integratingfieldinvestigationandnumericalsimulation，studyingonthecharacteristicofdynamicalresponseofsurbgradestructureoftheballastless

6、trackundertrainload，themainresearchworkandconclusionasfollows：(1)Ithasbeengainedonparameterobtainmentfieldinvestigationofthetopicalsectionwithcrossholemethodanddown—holemethod，thedynamicsparameters(dynamicelasticmodulus、thedynamicshearmodulus、thedynamicbulkmodulus)ofthegradingmacadam，A、Bfillers，

7、subgradeboayandfoundationsoilhadbeemgained．(2)Combinedwiththesubgradedesignoftheengineeringfieldandfoundationtreatmentsituation，chosethetopicalsectionofroadembankmentandroadcutting，determinedfieldtestproject，chosemonitoringe