淮安有轨电车整体道床路基基床应力及变形分析.pdf

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1、第3期（总第179期）No.3(SerialNo.179)2015年6月CHINAMUNICIPALENGINEERINGJun.2015DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.03.022淮安有轨电车整体道床路基基床应力及变形分析秦晓光（上海市城市建设设计研究总院，上海200125）摘要：淮安有轨电车正线路基采用槽型轨整体道床结构，根据电车荷载条件，通过3D实体有限元模型，对基床内动应力的大小、分布形态及衰减规律进行计算。根据动静应力比及路基面变形控制条件对基床厚度取值的合理性进行论证。通过改变基床表层、基床底层模量的大小，对基床模量对路

2、基面变形、基床及地基的应力状态进行敏感性分析。关键词:有轨电车；路基基床；有限元中图分类号：U213.241文献标志码：A文章编号：1004-4655（2015）03-0070-02淮安市现代有轨电车一期工程总长度为轨道结构轮载22.3km，全线均为地面线，正线采用钢轮钢轨基床整体道床体系。随着国内有轨电车的发展，一[1-2]些学者开始对有轨电车路基的研究，对基床应力及变形分析主要通过Odemark理论将基床填料换算成当量厚度的均质弹性体，采用Boussinesq弹性理论进行计算。地基土本文以淮安现代有轨电车项目为背景，采用图13D实体有限元模型示意图3D实体模型，计

3、算在有轨电车动荷载作用下基床及地基内动应力的大小、分布形态及衰减规律。基2电车荷载作用下基床及地基内动应力分布及路床表层、基床底层模量不同对基床应力状态进行敏基面变形感性分析，提出适用于淮安有轨电车整体道床的路以淮安市现代有轨电车工程为例进行分析，电基基床厚度，为工程服务。车轴重12.5t、轴距1.8m，冲击系数取1.2。各结1基床厚度的确定方法及有限元模型的建立构层参数按材料取值。图2显示轨道下方位置路基实验发现，当动静应力比＜0.2时，土产生的面动应力峰值约为20kPa，转向架区域最大，沿轨累积塑性变形很快达到稳定，因此路基基床厚度按道方向向两侧逐渐减小，纵向影响

4、宽度约为7~8m。列车产生的动应力与路基自重应力之比确定为0.2。[3]同时整体道床路基面变形应＜3.5mm。根据上述要求，建立3D实体模型（见图1），轨道板、支承层、基床、地基土均采用实体单元模拟，钢轨采用梁单元；扣件采用线性点支承弹簧模拟。模型参数根据材料属性取值。收稿日期：2015-03-19图2轨下路基面动应力沿轨道纵向分布图作者简介：秦晓光（1986—），男，工程师，硕士，主要从事路基工程及地下结构设计工作。图3为在转向架中线垂直轨道横向位置基床表70秦晓光：淮安有轨电车整体道床路基基床应力及变形分析2015年第3期层、底层及地基面动应力分布图。竖向动应力在

5、基3.1基床表层模量对应力分布及路基面变形的影响床表层及底层顶面横向呈现马鞍形分布，两端大中基床表层模量分别取2.0、1.5、1.3、1.0、0.8、间小，与刚性基础基底应力分布类似。基床表层顶0.5及0.2GPa，对路基面位移和基床及地基内动应面在轨道下方出现应力集中区。根据圣维南原理，力的衰减计算结果进行对比。计算结果见图5。随着距离轨道板的深度越大，应力分布变得平均，与计算结果一致。a）动应力b）路基面变形图5基床表层模量对路基面、地基面应力及路基面变形的影响图结果显示，随着基床表层模量的增大，路基面图3转向架中心断面横向应力分布图动应力逐渐增大，地基面动应力逐

6、渐减小，路基面图4为轨道下电车轮载产生的竖向应力在路基变形逐渐减小。及地基内的衰减图。在刚度较大的基床范围内动应3.2基床底层模量对应力分布及路基面变形的影响力衰减较快，当应力衰减至1.2m左右时出现拐点。基床底层模量分别取1.0、0.7、0.5、0.2、0.1地基顶面动应力约为7.9kPa，此时自重应力约为及0.05GPa，对路基面位移和基床及地基内动应力42kPa，动应力约为自重应力的19%。满足动静应的衰减计算结果进行对比。计算结果见图6。力比0.2的要求。a）动应力b）路基面变形图6基床底层模量对路基面、地基面应力及路基面变形的影响结果显示，随着基床底层模量的

7、增大，路基面动应力逐渐增大，地基面动应力逐渐减小，路基面变形逐渐减小。4结语图4轨下位置动应力衰减图1）电车路基面动应力横向呈马鞍形分布，在该模型路基面最大位移为0.95mm，满足路基轨道下方出现应力集中区，随着深度的增加应力分面变形＜3.5mm的要求,基床厚度满足设计要求。布变得平均，沿轨道纵向动应力影响范围为7~8m。3基床填料模量对动应力及路基面变形的影响路基面应力集中区应力幅值在20~25kPa。动应力实际工程中基床填料选择类别不同，其模量存在基床范围内衰减相对较快，基床以下衰减相对较在差异。本节通过调整基床模量，对列车荷载作用慢，衰减至地基