【博士】高速铁路加筋过渡段静动力特性数值分析及试验研究【2004】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：中南大学　　学位年度： 2004年　　高速铁路的发展必须以安全、可靠、舒适等为前提，这些均取决于构成铁路系统各方面的高品质和高可靠性。车辆通过路桥(涵)过渡段，常常会发生“跳车”现象，大大降低了车辆运行的安全性和舒适度。而伴随着我国高速铁路的迅猛发展，路桥(涵)过渡段存在的问题比以前显得更加突出。基于国内外关于过渡段问题的研究现状，在综合分析的基础上，结合铁道部科技攻关课题的试验和研究，开展了本文的研究工作。本文采用理论研究、现场试验、数值分析相结合的研究方法，取得了如下主要研究成果和结论：　　(1)基于增量弹塑性理论，引入接触面单元来模拟格栅纵横肋与土的相互作用，建立了土工格栅加筋土的动弹塑性本构模型、以及动力计算模型。　　(2)根据车辆一轨道耦合动力学理论，以及无碴板式轨道动力学理论，采用有限元与无限元相结合的方法，建立起车辆一轨道过渡段耦合动力三维分析模型。　　(3)编制了开放功能良好的车辆．轨道．枕下结构动力有限元分析程序，并与弹性理论计算值、现场实测值进行比较，验证了计算程序的可靠性和适用性。　　(4)基于“空间场”观点，首次对列车静载作用下的过渡殴轨道一路基结构的矢量场特征进行了研究，并取得了如下成果：　　①过渡段矢量场在线路纵向上、横向上和深度方向上的分布规律；　　②土工格栅加筋桥台台尾过渡段后，对矢量场的分布具有很好的改善作用；　　③列车静载作用下土工格栅加筋桥台台背的反力矢量场分布特征；　　④土工格栅的加筋、列车的静轴重、基床表层的K30对枕下结构矢量场影响作用的敏感性分析特征。　　(5)基于“时空场”观点，通过对路桥过渡段区域列车移动荷载作用下的车辆。轨道一路基的数值模拟仿真，对比分析了列车驶向、列车速度、桥台台尾的加筋、轨面的平顺性及不平顺波深等因素对车辆．轨道．路基系统动力性能的影响，并提出了过渡段车辆平稳舒适性的动力学控制指标。　　(6)通过现场大量实测数据的时频分析，以及过渡段路基面动响应特征的分析研究，提出了高速铁路过渡段路基面同样存在“临界速度”的新概念；首次提出并推导了预测过渡段路基面动响应变化趋势的列车轴重变化系数公式；提出了“超高”填筑路基以减小过渡段沉降差和动响应的设计思想。　　(7)通过对三个试验工点沉降观测数据的分析研究，得到了过渡段路基在线路横断面和线路纵断面上特有的沉降曲线规律。　　(8)通过对铁路路桥过渡段设计和技术处理措施规范的分析，专门研究了级配碎石(砂砾)结构和A、B类土加土工格栅结构的填筑工艺流程。　　

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