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【博士】高速鐵路路橋過渡段動力學特性分析及工程試驗研究【2003】

內容簡介

　　研究【2003】　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2003年　　隨著行車速度的提高，對軌道的平順性要求愈加嚴格。由于路堤與橋梁的工程性質迥異，在路橋交界處極易產生嚴重的軌道不平順問題。本文根據路橋過渡段的變形特性，以及車輛／線路相互作用的特點，在綜合參考了國內外有關技術資料的基礎上，對高速鐵路路橋過渡段的動力學特性進行了理論分析和工程試驗研究，主要工作及結論如下：　　1．高速鐵路路橋過渡段動力學特性計算分析及評價在國內最早應用車輛與線路相互作用的動力學理論，全面分析了路橋過渡段軌面彎折變形、軌道基礎剛度變化、行車速度、車輛駛向等因素對高速鐵路路橋過渡段動力學特性的影響規(guī)律。計算結果表明，由路橋結構的工后沉降差引起的軌面彎折變形是影響高速列車安全與舒適運行的主要因素，應重點處理：由路橋間剛度差引起的軌道基礎剛度的變化對高速行車的影響不顯著，不成為控制條件；車輛進出路橋過渡段的動力學特性指標變化不大，列車的駛向不起制約作用；以本文建立的動力學特性評價指標(初步)的控制值為目標函數，可得不同速度等級的路橋過渡段不平順控制標準(軌面彎折角)?！　?2．高速鐵路路橋過渡段結構設計與技術標準根掘國內外路橋過渡段工程處理措施的有關資料，路橋過渡段動力學特性分析結果，以及已有的工程實踐經驗和研究成果，提出了針對不同速度等級的路橋過渡段結構設計與技術標準，其中的部分內容已納入了“時速200公里新建鐵路線橋隧站設計暫行規(guī)定”和“京滬高速鐵路線橋隧站設計暫行規(guī)定”之中，在秦沈客運專線的建設中得到了應用，其工程效果正在接受營運檢驗。　　3．土工格柵加筋礫石土變形特性試驗研究　　在一個長1．OmX寬1．OmX高2．Om的剛性模型箱內，進行了七組改變土工格柵鋪設間距和礫石土壓實密度的三向加載大比例模型試驗，測試了土工格柵加筋礫石土試樣，在不同側向壓力(柔性水囊側向加載技術為國內首次應用)作用下的豎向荷載與變形關系曲線。試驗結果表明，鋪設土工格柵能顯著減小礫石土試樣在豎向荷載作用下的變形，其效果與土工格柵鋪設間距成反比；提高礫石土的壓實密度，能更加顯著減小礫石土試樣在豎向荷載作用下的變形：在不易碾壓密實的過渡段狹窄區(qū)域內鋪設土工格柵，可利用土工格柵加筋結構的抗變形能力，較顯著地降低路堤的壓密下沉，達到減小路橋間沉降差的目的?！　?．高速鐵路路橋過渡段不均勻沉降特性測試　　為了研究高速鐵路路橋過渡段的不均勻沉降特性，檢驗提出的高速鐵路路橋過渡段結構設計和技術條件(標準)的適用性，率先在新建鐵路濟邯線和秦沈客運專線的4座橋臺位置進行了過渡段設計、施工、檢測技術，以及沉降特性的實體測試。測試結果表明，設置過渡段對均化路橋間的不均勻沉降有良好效果，能達到使路橋問的工后沉降差逐漸過渡的目的；良好地基條件下(P．≥1．2MPa，E≥15～20MPa，K、。≥60～70MPa／m)，過渡段路堤地基的總沉降約為路堤高度的0．5％～1．5％，其中的80％發(fā)生在旖工期間，工后沉降只占20％；采用優(yōu)質填料(以級配粒料為主)，進行充分壓實的過渡段路堤，其自身的工后沉降十分微小，路基面的沉降主要由地基下沉引起；在地基條件、填料性質和壓實參數等滿足設計暫行規(guī)定技術標準的情況下，過渡段路基面的沉降在竣工后的初期發(fā)展較快，0．5～1年后就能基本穩(wěn)定?！　?．高速鐵路路橋過渡段動力學特性測試　　為了研究高速鐵路路橋過渡段的動力學特性，檢驗高速鐵路路橋過渡段工程處理措施的有效性，首次在新建鐵路秦沈客運專線的3座橋臺位置，進行了2種車型共127次高速行車條件下的過渡段動力學測試(最高速度達301km／h)。測試結果表明，車輛軸重對路基動力學響應的影響十分顯著，列車編組中軸重最大的車輛對路基的動力作用最強烈，成為路基(動力)設計的控制條件；路基動應力的速度影響系數最大值、平均值、設計控制值；橋臺背設有鋼筋混凝土過渡搭板和片石混凝土墩的加筋路堤過渡段結構型式的過渡效果最好，其次為設有片石混凝土墩的加筋路堤過渡段結構型式，未設鋼筋混凝土過渡搭板和片石混凝土墩的加筋路堤過渡段結構型式，在動應力、動位移、加速度、動反應模量等方面均未達到理想的過渡形態(tài)；車輛的駛向對過渡段路基的動力學響應無實質性影響?！　?

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