【博士】高速鐵路路橋過渡段動(dòng)力學(xué)特性分析及工程試驗(yàn)研究【2003】

內(nèi)容簡介

　　研究【2003】　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2003年　　隨著行車速度的提高，對(duì)軌道的平順性要求愈加嚴(yán)格。由于路堤與橋梁的工程性質(zhì)迥異，在路橋交界處極易產(chǎn)生嚴(yán)重的軌道不平順問題。本文根據(jù)路橋過渡段的變形特性，以及車輛／線路相互作用的特點(diǎn)，在綜合參考了國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)高速鐵路路橋過渡段的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了理論分析和工程試驗(yàn)研究，主要工作及結(jié)論如下：　　1．高速鐵路路橋過渡段動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算分析及評(píng)價(jià)在國內(nèi)最早應(yīng)用車輛與線路相互作用的動(dòng)力學(xué)理論，全面分析了路橋過渡段軌面彎折變形、軌道基礎(chǔ)剛度變化、行車速度、車輛駛向等因素對(duì)高速鐵路路橋過渡段動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明，由路橋結(jié)構(gòu)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(yùn)行的主要因素，應(yīng)重點(diǎn)處理：由路橋間剛度差引起的軌道基礎(chǔ)剛度的變化對(duì)高速行車的影響不顯著，不成為控制條件；車輛進(jìn)出路橋過渡段的動(dòng)力學(xué)特性指標(biāo)變化不大，列車的駛向不起制約作用；以本文建立的動(dòng)力學(xué)特性評(píng)價(jià)指標(biāo)(初步)的控制值為目標(biāo)函數(shù)，可得不同速度等級(jí)的路橋過渡段不平順控制標(biāo)準(zhǔn)(軌面彎折角)?！　?2．高速鐵路路橋過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根掘國內(nèi)外路橋過渡段工程處理措施的有關(guān)資料，路橋過渡段動(dòng)力學(xué)特性分析結(jié)果，以及已有的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究成果，提出了針對(duì)不同速度等級(jí)的路橋過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中的部分內(nèi)容已納入了“時(shí)速200公里新建鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定”和“京滬高速鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定”之中，在秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)中得到了應(yīng)用，其工程效果正在接受營運(yùn)檢驗(yàn)。　　3．土工格柵加筋礫石土變形特性試驗(yàn)研究　　在一個(gè)長1．OmX寬1．OmX高2．Om的剛性模型箱內(nèi)，進(jìn)行了七組改變土工格柵鋪設(shè)間距和礫石土壓實(shí)密度的三向加載大比例模型試驗(yàn)，測試了土工格柵加筋礫石土試樣，在不同側(cè)向壓力(柔性水囊側(cè)向加載技術(shù)為國內(nèi)首次應(yīng)用)作用下的豎向荷載與變形關(guān)系曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋪設(shè)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(shè)間距成反比；提高礫石土的壓實(shí)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(shí)的過渡段狹窄區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)土工格柵，可利用土工格柵加筋結(jié)構(gòu)的抗變形能力，較顯著地降低路堤的壓密下沉，達(dá)到減小路橋間沉降差的目的。　　4．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(yàn)提出的高速鐵路路橋過渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)條件(標(biāo)準(zhǔn))的適用性，率先在新建鐵路濟(jì)邯線和秦沈客運(yùn)專線的4座橋臺(tái)位置進(jìn)行了過渡段設(shè)計(jì)、施工、檢測技術(shù)，以及沉降特性的實(shí)體測試。測試結(jié)果表明，設(shè)置過渡段對(duì)均化路橋間的不均勻沉降有良好效果，能達(dá)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(zhì)填料(以級(jí)配粒料為主)，進(jìn)行充分壓實(shí)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(zhì)和壓實(shí)參數(shù)等滿足設(shè)計(jì)暫行規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)力學(xué)特性測試　　為了研究高速鐵路路橋過渡段的動(dòng)力學(xué)特性，檢驗(yàn)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(yùn)專線的3座橋臺(tái)位置，進(jìn)行了2種車型共127次高速行車條件下的過渡段動(dòng)力學(xué)測試(最高速度達(dá)301km／h)。測試結(jié)果表明，車輛軸重對(duì)路基動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響十分顯著，列車編組中軸重最大的車輛對(duì)路基的動(dòng)力作用最強(qiáng)烈，成為路基(動(dòng)力)設(shè)計(jì)的控制條件；路基動(dòng)應(yīng)力的速度影響系數(shù)最大值、平均值、設(shè)計(jì)控制值；橋臺(tái)背設(shè)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(jié)構(gòu)型式的過渡效果最好，其次為設(shè)有片石混凝土墩的加筋路堤過渡段結(jié)構(gòu)型式，未設(shè)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(jié)構(gòu)型式，在動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移、加速度、動(dòng)反應(yīng)模量等方面均未達(dá)到理想的過渡形態(tài)；車輛的駛向?qū)^渡段路基的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)無實(shí)質(zhì)性影響?！　?

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