《路基受力与变形》PPT课件

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1、3.1土动力学基础动荷载的主要类型动荷载对土体的影响土的动强度及其影响因素现行列车活载图式为“中—活载”，是从1951年制定的“中—Z活载”，经过几十年随着机车车辆的发展变化，不断研究分析概化出的一种标准活载图式，它代表了我国客货混运线上各种机车车辆对桥梁产生的最大影响，除了考虑线路上的运营荷载外，还考虑了各种临时荷载，如施工荷载（架桥机、铺轨机），并留有一定的强度安全储备。中－荷载计算图式简介1列车竖向静活载采用中华人民共和国铁路标准活载，即“中—活载”。有关设计荷载的采用除本暂规提到的规定外、其余按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-99）办理。2列车竖向活载包括列车竖向动力作

2、用时，该列车竖向活载等于列车竖向静活载乘以动力系数（1+μ），其动力系数按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-99）4.3.5计算。解释：3.2铁路路基受力状况_3.2.1路基面上的静荷载作用在路基面上的荷载分为两类：静荷载、动荷载.静荷载：也即长期荷载，是由道碴、轨枕、钢轨、扣件等自重产生的轨道荷载。动荷载：由列车通过时的轮载产生，与列车轴重、列车速度、轨道状况有关。是分析路基本体结构的重要依据！路基面上的静荷载：铁路路基设计规范将列车和轨道荷载全部作为静荷载计算，换算成具有一定高度与分布宽度的土柱，计算时将路基面上的轨道静载和列车竖向活载一起换算成与路基土体重度相同的矩形土体。

3、3.2.2路基面上的动荷载普速铁路路基设计时，采用换算土柱，将静荷载和动荷载一并简化为均布的静荷载处理，但这只是对路基面上荷载总量的计算，土柱的分布形式与实际作用在路基面上的应力分布有较大的差别。实际作用在路基面上的荷载只是在没有列车通过时是轨道结构的静荷载，而在列车通过时则附加有频率与周期随列车速度与轴重变化的周期性荷载。土动力学已经揭示土在静荷载和动荷载作用下的强度特性和变形特性是有较大区别的。因此要路基填土在动荷载作用下的特性，尤其是在随着列车速度的不断提高的情况下，进行动态分析，掌握列车动荷载的作用在路基中所产生的动应力、动位移的大小和分布规律以及疲劳特性就显得越来越重要。3.2.2

4、路基面上的动荷载_1、荷载的分担轮载P大致由7根轨枕承担，简化假定P由5根轨枕分担，分担到每根轨枕上的力分别为0.4p、0.2p、0.1p车体在路基内引起的附加应力沿纵向分布示意图3.2.2路基面上的动荷载_2、路基面上的动应力3.2.2路基面上的动荷载_2、路基面上的动应力轨道下路基面上某点的动应力的时程曲线，明显看出前后的机车和中间3个拖车对路基面的动荷载，证明了路基面动应力分布规律的分析。3.2.2路基面上的动荷载_2、路基面上的动应力动应力计算，计算时通常假定轨底应力均布，并从轨枕边以一定的角度向下扩散，扩散角约为30～45度路基面动应力与列车速度的关系曲线，在300km/h路基面上

5、动应力与列车速度成正比。3.2.2路基面上的动荷载_3、路基设计动应力估算（规范法）规范推荐计算作用于基床表面上的动应力幅值计算公式机车车辆的静轴重冲击系数客运专线铁路最大的冲击系数为1.9注意：路基面上的动应力幅值是与列车速度、轴重、机车车辆动态特性、轨道结构、轨道不平顺、距轨底深度及路基状态有关的一个随机函数。3.2.2路基面上的动荷载_3、路基设计动应力估算（规范法）例如：采用中－活载，机车车辆的静轴重p＝220kN，α可以取0.004，则设计时速为200km时例如：采用ZK活载，机车车辆的静轴重p＝200kN，α可以取0.003，则设计时速为200km时3.2.2路基面上的动荷载_4

6、、动应力沿深度的衰减路基面上单位面积的动应力通过道床传递到路基面并继续向深层传递，在传递过程中大小会随着深度的增加而衰减，路基面以下0.6m深度处的动应力已衰减了40%~60%根据我国的研究，动静应力比为0.2时的深度约为3.2m，动静应力比为0.1时的深度约为4.2m。根据三轴试验结果，当动静应力比在0.2以下时，土的塑性变形在0.2%以下，且很快能达到稳定。在此基础上，时速为200km/h及以上各类客运专线基床厚度定为3m3.2.2路基面上的动荷载_4、动应力沿深度的衰减3.2.2路基面上的动荷载_4、动应力沿深度的衰减动应力沿深度的分布可以通过Boussinesq解析解获得。用上述公式

7、计算的路基内动应力的分布曲线，与实测的数据进行对比表面，可以近似用Boussinesq公式估算路基内部的动应力3.2.2路基面上的动荷载_4、动应力沿深度的衰减从图中可以看出，深度达到轨枕宽度的3倍，及距轨枕底约70cm时，沿线路纵向的压力分布就比较均匀了。3.3公路路基受力状况1、公路路基受力计算：路基承受着路基自重和汽车车轮荷载，在两种荷载共同作用下，在一定深度范围内，路基土处于受力状态。路基土在车轮荷载