重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及設(shè)計(jì)方法研究

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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及設(shè)計(jì)方法研究論文作者：王巖學(xué)生類別：全日制專業(yè)學(xué)位類別：工程碩士領(lǐng)域名稱：建筑與土木工程指導(dǎo)教師：郭抗美職稱：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofArchitecturalandCivilEngineeringSTUDYONTHEDYNAMICCHARACTERISTICSANDDESIGNMETHODSOFSUBGRADEOFHEAVYHA

2、ULRAILWAYbywangyanSupervisor:Prof.GuoKangmeiMay2015原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文不包含任何他人或集體已經(jīng)發(fā)表的作品內(nèi)容，也不包含本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人或集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：關(guān)于學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說明本人完全了解河北工業(yè)大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的以下規(guī)定

3、：學(xué)校有權(quán)采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學(xué)校有權(quán)提供本學(xué)位論文全文或者部分內(nèi)容的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流；學(xué)校有權(quán)向國(guó)家有關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：日期：導(dǎo)師簽名：日期：I摘要隨著重載鐵路的不斷發(fā)展，列車軸重的增大以及速度的提升對(duì)于路基基床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了新的要求。由于當(dāng)前重載鐵路路基動(dòng)力響應(yīng)中的動(dòng)應(yīng)力對(duì)于重載鐵路路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的重要影響，本文主要運(yùn)用ABAQUS有限元軟件基于彈性理論建立軌道—路基有限元

4、模型，進(jìn)行重載鐵路基床結(jié)構(gòu)荷載條件分析以及路基動(dòng)力特性分析，用動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)確立不同軸重下的重載鐵路路基基床總厚度。主要包括以下幾方面工作：進(jìn)行重載鐵路路基荷載條件的研究，結(jié)果表明：路基軌枕承擔(dān)個(gè)數(shù)、荷載分擔(dān)比例基本不隨輪軸軸重的大小，基床表層填料的差異而改變。單輪軸作用時(shí)，絕大部分荷載由5根軌枕承擔(dān)，荷載分擔(dān)比例基本保持在9.8%:23.3%:33.3%:23.3%:9.8%。雙輪軸作用時(shí)，荷載絕大部分由8根軌枕承擔(dān)，荷載分擔(dān)比例基本保持在8.82%:22.52%:35.45%:32.22%:31.87%:35.67%:23.83%:9

5、.60%。四輪軸作用時(shí)，絕大部分荷載由15根軌枕承擔(dān)，荷載分擔(dān)比例基本保持在8.86%:22.47%:35.11%:31.36%:30.76%:35.93%:29.47%:27.05%:34.40%:33.25%:30.04%:34.87%:29.02%:13.81%:3.72%。進(jìn)行重載鐵路路基基床結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的分析，結(jié)果表明：相同條件下，與單輪軸作用動(dòng)應(yīng)力相比，多輪軸作用的動(dòng)應(yīng)力要明顯變大。在基床表層，雙輪軸、四輪軸作用模型的最大動(dòng)應(yīng)力明顯大于單輪軸作用模型，疊加作用會(huì)增加動(dòng)應(yīng)力大小。雙輪軸與四輪軸作用模型基床表層最大動(dòng)應(yīng)力相差不大，

6、但是隨深度增加，四輪軸的疊加作用更加明顯，動(dòng)應(yīng)力衰減速度明顯減慢，對(duì)基床深處的影響范圍也明顯大于單輪軸、雙輪軸作用。將鐵路規(guī)范中基床設(shè)計(jì)原則與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：在單輪軸模型中，基床底層底面動(dòng)應(yīng)力是該處土體自重應(yīng)力的13.49%—19.49%之間，滿足規(guī)范中動(dòng)靜比0.2的原則。但是在雙輪軸作用下，基床底面的動(dòng)應(yīng)力是該處土自重應(yīng)力的26.7%—34.55%之間，四輪軸作用時(shí)，在基床最底層的動(dòng)應(yīng)力是此處土體自重應(yīng)力的42.15%—51.54%之間，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過動(dòng)應(yīng)力是自重應(yīng)力0.2倍的規(guī)定。按照荷載作用在基床上的動(dòng)應(yīng)力是土體

7、自重應(yīng)力的0.2倍來計(jì)算基床整體厚度時(shí)，25噸軸重下基床整體厚度為4.5m左右，30噸軸重下基床厚度為5m左右，35噸軸重下基床厚度為5.5m左右。說明多輪軸疊加作用下，動(dòng)應(yīng)力的幅值與影響范圍明顯增大，已經(jīng)不能夠滿足規(guī)范中確立基床厚度的原則。最后結(jié)合大量收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)確立了基床各層不同填料的動(dòng)強(qiáng)度，并依據(jù)臨界III動(dòng)應(yīng)力控制準(zhǔn)則運(yùn)用有限元軟件計(jì)算確定不同軸重下的各基床表層、基床底層設(shè)計(jì)厚度。結(jié)果表明：基床表層的變化，不會(huì)引起基床底層的劇烈變化，不同基床表層厚度得到的最終基床整體厚度變化不大，25噸軸重下的基床整體厚度為2-2.3m，30噸軸

8、重下的基床整體厚度為2.8-2.9m，35噸軸重下的基床整體厚度定為3.2-3.3m。關(guān)鍵詞：重載鐵路路基荷載條件動(dòng)力特性有限元分析設(shè)計(jì)方法IVABSTRACTAsthecontinuousd