高铁列车风作用下无砟轨道保温板安全性研究

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1、密级：公开l工学硕士学位论文高铁列车风作用下无砟轨道保温板安全性研究SecurityofHeat-insulatingBoardonUnballastedTrackUndertheEffectofTrain-inducedAirFlowinHighSpeedRailway培养单位：土木工程学院专业领域：道路与铁道工程学生姓名：贾宁校内导师：岳祖润教授二○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致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写

2、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

3、解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要无砟轨道高速铁路对于路基变形要求非常高，沉降变形要求控制在15mm以内，隆起变形应在5mm以内。寒冷地区由于路基冻胀和融沉作用经常会出现病害，在既有路基无砟轨道表面铺设保温板是防止路基冻融变形的一种有效方法。而该措施应用的一个关键问题在于列车风引起的负压作用下无砟轨道保温板的安全性。本文采用FLUENT数值模拟和风洞模型试验相结合的方法，分析列车风作用下无砟轨道保温板的风速、风压分布规律和不同保温板上的风压特性，对保温板的的安全性进行研究，主要结论如下：(1)列车经

4、过时，保温板上的最大负压出现在列车下方车头和第一个转向架之间，保温板上所受到的风压沿轨道横断面方向对称分布，轨道中心位置负压最大。(2)横风作用下保温板上的最大负压同样出现在车头下方区域，横风的作用能够使保温板上的负压绝对值增大。(3)保温板的厚度的增加会使保温板表面负压增大，但风压的增大对安全性的影响小于自重的增加。计算得到铺设5cm厚保温板时，为了保证保温板安全性的最小密度为4g•cm-3。铺设10cm厚保温板时，最小密度为2.5g•cm-3。铺设15cm厚保温板时，最小密度为1.87g•cm-3。因此相同列车时速下

5、15cm厚保温板稳定性最好。(4)在平均风速相同的条件下，脉动风较均匀风作用下能显著增加保温板上方的负压，因此风洞试验中采用模拟出与列车风相似的脉动风速较均匀风更能接近行车实际情况。相同的风速条件下，表面粗糙的保温板较表面平滑的保温板能够显著减小保温板所受到的空气负压。关健词：无砟轨道；保温板；列车风；安全性。AbstractThedeformationofunballastedtracksubgradeishighlyrestricted.Thesettlementisrestrictedwhin15mm,theupl

6、iftsisrestrictedwhin5mm.thefrostheaveandthawingsettlementofenappearsincoldregions.Itisanimportantwaytopreventthefreeze-thawdeformationofexistinglinesbylayinginsulatingboardonthesurfaceofunballastedtrack.Andoneofthekeyproblemintheapplicationofthismeasureisthesafet

7、yoftheunballastedtrackinsulatingboardunderthenegativepressurecausedbythetrainwind.Theresearchofthisarticleisbasedonthisbackground.NumericalsimulationbasedonFLUENTandwindtunneltestarecarriedouttoanalysethevelocityandwindpressurefieldsonthesurfaceofdifferenttypesof

8、heat-insulatingboard.Andfurtherstudyaretakenonthesafetyoftheinsulationboard.Theconclusionsarepresentedasfollows:(1)Thelocationofmaximumnegativepressureonthehea