水泥沥青砂浆弹性模量对板式轨道结构竖向振动响应的影响.pdf

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1、第50卷第2期甘肃水利水电技术Vo1．50．No．22014年2月GANSUWATERRESOURCESANDHYDROPOWERTECIINOL0GYFeb．．2014·设计与研究·水泥沥青砂浆弹性模量对板式轨道结构竖向振动响应的影响罗伟，王龙(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：基于板式无碴轨道一路基结构“梁一实体”模型，利用ABAQUS软件分析了在动力载荷下水泥沥青砂浆弹性模量对轨道结构竖向动力响应的影响。结果表明，随CA砂浆弹性模量的增大，CA砂浆层中最不利应力逐渐增大，同时钢轨和轨道板最大竖向位移均呈减小趋势，

2、且钢轨竖向位移降至2mm内；然而，钢轨和轨道板最大竖向加速度值均呈先减小后增大的趋势，尤其轨道板竖向加速度值在弹性模量大于500MPa后大幅增加，不利于轨道结构的安全性。随着CA砂浆弹性模量的增加，轨道结构在中阶和高阶区均存在自振频率增大的阶区，一旦结构频率增大太多时就增大了轨道结构与车体共振的可能性，影响高速铁路的安全运营和顾客乘行的舒适性。关键词：轨道结构；CA砂浆；弹性模量；振动中图分类号：U213．2"42文献标志码：A文章编号：2095—0144(2014)02—0010—041引言2板式轨道动力学模型及参数高速铁路的行车特点是

3、高速度、高密度和小编2．1计算参数组，n为实现列车的高安全性和高乘坐舒适性，轨道无碴板式轨道一路基结构模型相关计算参数见结构必须具备高平顺性和高稳定性。板式轨道因其表1，路基结构的计算参数参考相关文献。[63稳定性、少维修性、耐久性等特性得到广泛应用。填表1模型相关计算参数充于板式无碴轨道结构混凝土底座与轨道板间水泥名称参数值名称参数值乳化沥青砂浆(cementasphaltmortar，CA砂浆)层，钢轨弹性模量，MPa2．1xl0~轨道板泊松比0．2l固化后形成兼具一定刚性和弹性的填充垫层，具支钢轨单位长度质量k咖)印轨道板(长×宽×

4、厚)／m25x2．40x0．20承预制轨道板，缓冲高速列车荷载的作用，为轨道提钢轨泊松比O．28混凝土底座泊松比0．23供必要强度和弹性的重要作用，是板式无碴轨道结钢轨截面惯性矩／m_3．217~10-5混凝土底座(长x宽x厚)／m325x3．2xO，30构中阻尼调整层关键组成部分，也是板式轨道核心扣件间距／m0．625混凝土底座弹性模量／MPa3．25x104技术之一，其性能好坏直接影响到轨道结构的耐久扣件阻尼／(N·s／m)3．625x104CA砂浆泊松比O．20性、平顺性和列车运行的舒适性、安全性。~2-3]扣件刚度／(kN／rm~

5、)50CA砂浆(长×宽×厚)，m25x2．40xO．05实际上CA砂浆在服役期间可能经受高频振轨道板弹性模量，MPa3．5x104动、荷载、高低温环境等耦合作用，并引起CA砂浆力学性能的改变，最终导致轨道结构弹性调整作用2．2计算荷载和阻尼减振作用的降低。因此，工程实践中迫切需施加的荷载采用一系列以一定速度移动的动荷要从理论上探讨CA砂浆在实际服役前后其力学性载来模拟列车的作用，并采用修正荷载。l7也就是说能的变化对轨道结构动力性能响应的影响．而CA在不考虑列车和轨道动力耦合的作用下，以移动荷砂浆弹性模量的增大是服役期间其力学性能最明显载

6、为激励源，只计算移动列车荷载引起的轨道振动。的变化，同时CA砂浆的弹性模量是CRTSI型板本文所采用的是修正荷载，将此作用力作为输入荷式无碴轨道结构整体动力性能十分重要的参数之载施加到钢轨上。如图1所示。一。在此基础上。本文采有ABAQUS软件分析水2．3模型建立泥沥青砂浆弹性模量对CRTSI型板式无碴轨道一路梁一实体计算模型物理概念清楚．与实际情况基结构整体动力响应的影响规律更加的接近，能够真实的反应扣件对高速行车荷载收稿日期：2014—02—09作者简介：罗伟(1987一)，男，江西南昌人，硕士，主要研究结构工程新材料。·10·第2期

7、罗伟，等：水泥沥青砂浆弹性模量对板式轨道结构竖向振动响应的影响第50卷速度过大，容易引起钢轨疲劳损坏。同时，轨道板振动加速度过大，能够使扣件松弛，甚至引起扣件破断，从而失去扣压力，还可能导致轨道板裂纹，影响车辆运行的安全性，还为轨道Et常养护和维修工作镉都带来巨大的麻烦。挺幅本文考虑CA砂浆弹性模量对板式无碴轨道一路基结构振动响应的影响规律，分析时其它参数固定不变，CA砂浆弹性模量分别为100MPa、200MPa、300MPa、500MPa、800MPa、1000MPa、1500MPa和2OooMPa。时间／s3．1CA砂浆弹性模量对轨道

8、结构振动响应的影响图1移动荷载模拟曲线图(1)CA砂浆层应力变化情况的分配作用，使轨道板所承受的荷载与实际情况更图3是整块轨道板CA砂浆层由弹性模量100加吻合。因此本文在分析水泥沥青砂浆弹性