相比普鐵與高鐵而言,列車動載作用下重載鐵路路基的動力特性更突出。依托浩吉重載鐵路工程背景建立"列車-有砟軌道-基床-地基"三維數(shù)值模型,對不同荷載條件下重載鐵路水泥改良膨脹土路基的動力特性進行分析。同時,結合室內(nèi)動三軸試驗,獲取水泥改良膨脹土填料臨界動應力,并建立填料累積變形經(jīng)驗模型,綜合"強度-變形"指標對重載鐵路水泥改良膨脹土路基的長期動力穩(wěn)定性進行評估。結果表明:路基動應力受軸重影響敏感性大于車速,軸重25～30 t重載列車動載作用路基面動應力是預留客運列車作用時的1.2倍;不同列車荷載作用下重載鐵路改良膨脹土路基的動應力沿深度逐漸衰減,動力影響深度是基床設計厚度（2.5 m）的1.2～1.6倍,但影響范圍內(nèi)路基動應力水平遠小于填料臨界動應力范圍,說明路基動強度穩(wěn)定滿足要求;結合動三軸試驗"應變-振次"穩(wěn)定性曲線,建立考慮振次、應力水平等多因素的水泥改良膨脹土填料累積變形經(jīng)驗模型,預測400萬振次基床表面累積變形為5.5～6.5 mm,其中前150萬振次累積變形量占比達85%以上,說明路基動變形穩(wěn)定滿足要求;數(shù)值結果與文獻測試數(shù)據(jù)吻合,驗證模型的合理性。 

【文章來源】：鐵道標準設計. 2020,64(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

C80敞車模型

路基模型考慮尺寸效應。翟婉明等[17]提出軌道尺寸需滿足車輪作用點位置到鋼軌兩端距離>30 m,李成輝等[18]指出軌道兩端與最外端輪距邊界距離需>20倍軌枕間距。因此,路基模型沿行車方向取100 m,地基深度取5 m,地基橫向?qū)挾妊仄履_向外延伸5 m,見圖2。模型中輪軌切向作用采用相對簡單罰函數(shù)摩擦模型,法向接觸由Hertz非線性彈性接觸理論確定。軌道不平順性基于美國五級譜高低不平順樣本結果,利用 Matlab 軟件采用基于頻域功率譜等效法,可以將不平順軌道譜轉化為不平順幅值沿線路縱向空間分布;通過設定輪軌接觸面位移量與接觸力關系,運用位移加載方式對輪軌相互作用及運行軌跡進行描述。

由圖4可知:軸重25～30 t時速120 km/h試驗編組列車通過時,路基面動應力幅值117.7～123 kPa;C80貨車組通過時路基面動應力為95～117.7 kPa,接近數(shù)值結果(106.3 kPa)。圖4 朔黃鐵路測試數(shù)據(jù)[11]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]振動荷載作用下浸水過程對重載鐵路基床變形特性影響研究[J]. 韓博文,馮懷平,應志超,李立增.  振動與沖擊. 2019(01)
[2]高速鐵路路基動力學研究進展[J]. 陳云敏,邊學成.  土木工程學報. 2018(06)
[3]重載鐵路路基足尺模型試驗研究[J]. 冷伍明,梅慧浩,聶如松,趙春彥,劉文劼,粟雨.  振動與沖擊. 2018(04)
[4]重載鐵路焊接接頭不平順對輪軌動態(tài)作用影響[J]. 高原,王平,徐井芒,陳嶸.  華中科技大學學報(自然科學版). 2018(01)
[5]運營前后高速鐵路短間距路涵過渡段振動特性測試研究[J]. 屈暢姿,魏麗敏,王永和,何群.  鐵道學報. 2017(10)
[6]有砟-無砟軌道過渡段動不平順特性研究[J]. 李成輝,亓偉,耿浩,劉玉濤.  鐵道工程學報. 2017(05)
[7]持續(xù)動荷載作用下基床粗粒土填料累積塑性應變試驗研究[J]. 梅慧浩,冷伍明,劉文劼,聶如松,徐顯達.  鐵道學報. 2017(02)
[8]重載鐵路路基基床結構分析及設計方法[J]. 呂文強,羅強,劉鋼,蔣良濰,張良.  鐵道學報. 2016(04)
[9]膨脹土路塹基床新型防水層振動荷載下服役性能試驗研究[J]. 楊果林,邱明明,何旭,申權.  振動與沖擊. 2016(05)
[10]重載鐵路粗粒土填料動力特性及累積變形分析[J]. 冷伍明,周文權,聶如松,趙春彥,劉文劼,楊奇.  巖土力學. 2016(03)

碩士論文
[1]蒙華鐵路30t軸重重載列車動力學研究[D]. 伍泓樺.西南交通大學 2017



本文編號：3237978