提速列車荷載下粉土的力學(xué)響應(yīng)與路基穩(wěn)定性研究.pdf

1、列車循環(huán)荷載下路基表現(xiàn)出來的動力特性是引起線路運(yùn)行條件惡化的主要原因。隨著列車速度提高、軸重增加、運(yùn)量加大，加劇了線路和列車的振動，增加了路基承受動荷載與振動頻率的水平，提高了路基的振動加速度，加快了路基的累積變形和疲勞破壞。 當(dāng)前，對鐵路既有線細(xì)粒土路基基床在提速列車動荷載與物理狀態(tài)改變下的動態(tài)參數(shù)及規(guī)律研究較少，特別是對黃河沖積粉土這種特殊的路基填料在密實(shí)度變化與增濕條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度特點(diǎn)、以及在列車循環(huán)荷載下的動

2、態(tài)力學(xué)行為，甚至還沒有過專門的研究。而現(xiàn)行的提速線路路基技術(shù)條件沒有考慮列車荷載對路基的動力作用，使得列車長期運(yùn)行對路基的影響難以定量計(jì)算，路基的評判與加固缺乏理論指導(dǎo)，給鐵路運(yùn)輸帶來安全隱患。 本文在鐵道部科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“京九線粉土路基病害整治技術(shù)試驗(yàn)研究（2005G012）”支持下，并結(jié)合鐵路提速現(xiàn)狀，以現(xiàn)場調(diào)查和實(shí)測為基礎(chǔ)，以室內(nèi)靜、動力學(xué)試驗(yàn)為手段，通過理論分析和數(shù)值模擬，對提速列車荷載下粉土的力學(xué)響應(yīng)與路基穩(wěn)定性

3、進(jìn)行了研究，取得了以下幾個(gè)方面的研究成果： （1）通過試驗(yàn)，掌握了黃河沖積粉土的土質(zhì)特性，對非飽和粉土在密實(shí)度變化與增濕條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、屈服特性、以及強(qiáng)度特點(diǎn)進(jìn)行了對比研究；調(diào)查了黃河沖積粉土鐵路路基的病害特點(diǎn)及現(xiàn)狀。 （2）通過試驗(yàn)，認(rèn)識了粉土在列車循環(huán)荷載與土體物理狀態(tài)改變下的變形與強(qiáng)度破壞演化機(jī)理，得到了影響粉土動態(tài)穩(wěn)定性的主要控制性因素；研究了列車循環(huán)荷載下粉土累積塑性變形、回彈變形、回彈模量、臨界動應(yīng)力

4、和動強(qiáng)度的變化規(guī)律，建立了上述力學(xué)參數(shù)與動應(yīng)力和土體物理狀態(tài)指標(biāo)間的關(guān)系模型。 （3）采用車軌耦合動力模型及現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，研究了提速列車動荷載的變化規(guī)律及數(shù)學(xué)模擬；通過ABAQUS建立軌道路基三維數(shù)值動力計(jì)算模型，對提速列車移動荷載下粉土路基的瞬態(tài)動力響應(yīng)進(jìn)行了分析，對比了列車軸重、速度、線路平順性對路基動力響應(yīng)的影響，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測現(xiàn)象進(jìn)行了比較；此外，還探討了列車軸距、道床厚度、材料剛度、阻尼等參數(shù)對路基動力響應(yīng)的影響規(guī)