高速鐵路相鄰涵洞間過渡段路基動力響應(yīng)相互影響分析.pdf

1、武廣鐵路客運專線是一條全線鋪設(shè)無碴軌道的高速鐵路,與傳統(tǒng)的鐵路相比具有運行速度快、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高的特點,因此對路基變形的要求也就更高、更嚴了,而路橋、路隧、路涵過渡段的路基變形問題又是研究的一大重點和難點。無碴軌道過渡段的剛度值平穩(wěn)變化以及減少差異沉降和控制軌面彎折變形等措施是保證線路平順性的關(guān)鍵。本文在廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,以武廣客運專線相鄰涵洞間的路基過渡段為研究對象,以國家自然科學(xué)基金項目和鐵道部科技項目為依托,采用數(shù)值

2、模擬和現(xiàn)場實測相結(jié)合的方法,研究了相鄰涵洞間路基過渡段在列車動荷載作用下的動響應(yīng)特征,也獲得了許多有價值的研究成果,對高速鐵路無碴軌道路基的設(shè)計和施工具有一定的參考價值。本文的主要研究工作和研究成果如下:
　　 (1)通過對武廣客運專線DK1252+679～+731相鄰涵洞間路基過渡段的長期沉降監(jiān)測,獲取了過渡段不同位置的沉降值,通過對過渡段路基的沉降預(yù)測分析得到最終沉降量為3.86mm～4.15mm,其不均勻沉降量為0.29m

3、m。
　　 (2)通過現(xiàn)場波速試驗得到過渡段路基填料級配碎石+5％水泥、AB組填料、粘土層的動彈性模量Ed分別為1714.6MPa、765.6MPa、616.7MPa；動剪切模量Gd分別為655.5MPa、282.0MPa、227.3MPa。通過現(xiàn)場激振試驗分別測得涵洞頂部、涵洞側(cè)部、過渡段之間普通路段的路基豎向抗壓剛度分別為162.5kN/mm、135.5 kN/mm和121.3 kN/mm,其剛度比為1.34:1.12:1。

4、
　　 (3)基于ADAMS/Rail軟件建立車輛-軌道耦合模型,運用武廣客運專線實際工程的參數(shù)對相鄰涵洞間過渡段路基進行了動響應(yīng)分析。結(jié)果表明:在現(xiàn)有不平順狀況下,列車以350km/h的速度通行過渡段的安全性、平穩(wěn)性和舒適度都能得到保障,但當(dāng)車速達到400km/h時,車體的安全性和穩(wěn)定性均出現(xiàn)不利變化；根據(jù)實際的設(shè)計方案和處理措施,過渡段兩端結(jié)構(gòu)物的剛度不成為過渡段的主控因素；過渡段折角大于1‰時,車輛運行的安全性和穩(wěn)定性不能

5、得到保證,所以必須嚴格控制過渡段折角小于1‰；單個涵-路過渡段的設(shè)置長度不宜小于15m,而相鄰涵洞過渡段的兩涵洞間距不宜小于40m；當(dāng)涵洞間距大于80m時,其相互之間的動力影響基本可以忽略,即可以當(dāng)成兩個獨立的涵-路過渡段考慮。
　　 (4)運用ANSYS軟件建立軌道-路基有限元分析模型,結(jié)合武廣客運專線實測路基參數(shù)對相鄰涵洞間過渡段路基進行了動響應(yīng)分析,其結(jié)果表明:在行車速度350km/h的工況下,過渡段路基基床表層頂面的動應(yīng)

6、力和動位移幅值均遠小于規(guī)范規(guī)定的限值；由于過渡段的設(shè)置,各動響應(yīng)的幅值在剛?cè)徇^渡段區(qū)域出現(xiàn)了階梯型的漸變過程,這就大大平緩了由于剛度差異帶來的不平順；各動響應(yīng)幅值沿路基深度方向均出現(xiàn)衰減,其中振動加速度和動應(yīng)力衰減最為明顯,而動位移衰減程度最小。
　　 (5)引入小波分析理論,對實測動態(tài)信號進行小波閾值濾波,獲得了噪聲被有效消除的動態(tài)信號,為幅值分析和統(tǒng)計分析提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。通過對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的時頻分析,得出了無論是路基還