【博士】高速鐵路加筋過渡段靜動(dòng)力特性數(shù)值分析及試驗(yàn)研究【2004】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2004年　　高速鐵路的發(fā)展必須以安全、可靠、舒適等為前提，這些均取決于構(gòu)成鐵路系統(tǒng)各方面的高品質(zhì)和高可靠性。車輛通過路橋(涵)過渡段，常常會(huì)發(fā)生“跳車”現(xiàn)象，大大降低了車輛運(yùn)行的安全性和舒適度。而伴隨著我國(guó)高速鐵路的迅猛發(fā)展，路橋(涵)過渡段存在的問題比以前顯得更加突出?；趪?guó)內(nèi)外關(guān)于過渡段問題的研究現(xiàn)狀，在綜合分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵道部科技攻關(guān)課題的試驗(yàn)和研究，開展了本文的研究工作。本文采用理論研究、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值分析相結(jié)合的研究方法，取得了如下主要研究成果和結(jié)論：　　(1)基于增量彈塑性理論，引入接觸面單元來模擬格柵縱橫肋與土的相互作用，建立了土工格柵加筋土的動(dòng)彈塑性本構(gòu)模型、以及動(dòng)力計(jì)算模型?！　?2)根據(jù)車輛一軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論，以及無碴板式軌道動(dòng)力學(xué)理論，采用有限元與無限元相結(jié)合的方法，建立起車輛一軌道過渡段耦合動(dòng)力三維分析模型?！　?3)編制了開放功能良好的車輛．軌道．枕下結(jié)構(gòu)動(dòng)力有限元分析程序，并與彈性理論計(jì)算值、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了計(jì)算程序的可靠性和適用性?！　?4)基于“空間場(chǎng)”觀點(diǎn)，首次對(duì)列車靜載作用下的過渡毆軌道一路基結(jié)構(gòu)的矢量場(chǎng)特征進(jìn)行了研究，并取得了如下成果：　?、龠^渡段矢量場(chǎng)在線路縱向上、橫向上和深度方向上的分布規(guī)律；　?、谕凉じ駯偶咏顦蚺_(tái)臺(tái)尾過渡段后，對(duì)矢量場(chǎng)的分布具有很好的改善作用；　?、哿熊囲o載作用下土工格柵加筋橋臺(tái)臺(tái)背的反力矢量場(chǎng)分布特征；　?、芡凉じ駯诺募咏?、列車的靜軸重、基床表層的K30對(duì)枕下結(jié)構(gòu)矢量場(chǎng)影響作用的敏感性分析特征?！　?5)基于“時(shí)空?qǐng)觥庇^點(diǎn)，通過對(duì)路橋過渡段區(qū)域列車移動(dòng)荷載作用下的車輛。軌道一路基的數(shù)值模擬仿真，對(duì)比分析了列車駛向、列車速度、橋臺(tái)臺(tái)尾的加筋、軌面的平順性及不平順波深等因素對(duì)車輛．軌道．路基系統(tǒng)動(dòng)力性能的影響，并提出了過渡段車輛平穩(wěn)舒適性的動(dòng)力學(xué)控制指標(biāo)。　　(6)通過現(xiàn)場(chǎng)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析，以及過渡段路基面動(dòng)響應(yīng)特征的分析研究，提出了高速鐵路過渡段路基面同樣存在“臨界速度”的新概念；首次提出并推導(dǎo)了預(yù)測(cè)過渡段路基面動(dòng)響應(yīng)變化趨勢(shì)的列車軸重變化系數(shù)公式；提出了“超高”填筑路基以減小過渡段沉降差和動(dòng)響應(yīng)的設(shè)計(jì)思想。　　(7)通過對(duì)三個(gè)試驗(yàn)工點(diǎn)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析研究，得到了過渡段路基在線路橫斷面和線路縱斷面上特有的沉降曲線規(guī)律?！　?8)通過對(duì)鐵路路橋過渡段設(shè)計(jì)和技術(shù)處理措施規(guī)范的分析，專門研究了級(jí)配碎石(砂礫)結(jié)構(gòu)和A、B類土加土工格柵結(jié)構(gòu)的填筑工藝流程?！　?

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