基于路基上纵连板式无砟轨道结构的车辆—轨道—路基系统振动分析
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随着经济的快速发展,高速无砟轨道在近些年得到迅猛发展,日本、德国等先后出现了将无砟轨道结构应用于路基地段的先例,国内也相继出现了各型无砟轨道铺设于路基上的路段。然而,路基的弹塑性体特性已成为路基上纵连板式无砟轨道结构进一步发展的瓶颈,为此,有必要对路基上车辆-轨道耦合振动特性进行深入研究。本文针对国内外路基上纵连板式无砟轨道结构动力学研究较少,且大量研究采用时域分析方法,不能全面反映结构振动特性等问题,参照CRTSII型纵连板式无砟轨道结构及CRH2型机车,建立了具有弹性车体的车辆-轨道-路基系统模型,选用合适的结构参数,采用频域分析手段,进行系统振动特性分析,得出系统振动固有频率分布及其振型、结构响应随频率变化规律等重要振动评价指标。在振动特性分析基础上,从扣件刚度、砂浆层弹性模量、支承层弹性模量及基础沉降等参量变化对系统振动特性的影响规律进行深入分析。研究表明:砂浆层弹性模量的改变仅对轨道板的振动有一定的影响;支撑层弹性模量的改变对钢轨及轨上结构影响较小;扣件刚度的取值直接影响到列车运营舒适性及轨下结构受力;基础沉降的出现及扩大对车辆-轨道-路基系统振动影响最大,尤其是对轨下结构振动影响十分显著。
摘要 | 第6-7页 |
Abstract | 第7页 |
第1章 绪论 | 第10-25页 |
1.1 引言 | 第10页 |
1.2 无砟轨道结构发展概况 | 第10-14页 |
1.2.1 国外无砟轨道发展情况 | 第10-13页 |
1.2.2 我国无砟轨道研究发展情况 | 第13-14页 |
1.3 纵连板式无砟轨道 | 第14-19页 |
1.3.1 纵连板式无砟轨道结构 | 第14-18页 |
1.3.2 路基上纵连板式无砟轨道结构存在的问题 | 第18-19页 |
1.4 板式无砟轨道动力学研究概况 | 第19-23页 |
1.4.1 轮轨动力学发展概况 | 第20-21页 |
1.4.2 板式无砟轨道动力学研究现状 | 第21-23页 |
1.5 本文主要工作及其意义 | 第23-25页 |
第2章 车辆-轨道-路基模型 | 第25-36页 |
2.1 建模原则 | 第25页 |
2.2 力学模型 | 第25-28页 |
2.2.1 车辆力学模型 | 第26-27页 |
2.2.2 轨道力学模型 | 第27-28页 |
2.2.3 路基力学模型 | 第28页 |
2.3 模型参数 | 第28-34页 |
2.3.1 弹性车体 | 第28-32页 |
2.3.2 各部件参数 | 第32-34页 |
2.4 边界条件 | 第34-36页 |
2.4.1 模型长度 | 第34页 |
2.4.2 轮轨接触 | 第34-35页 |
2.4.3 路基-轨道过渡 | 第35页 |
2.4.4 边界约束 | 第35-36页 |
第3章 车辆-轨道-路基系统振动分析 | 第36-48页 |
3.1 固有频率及振型 | 第36-41页 |
3.1.1 低阶结构振型 | 第36-38页 |
3.1.2 全频段结构振型 | 第38-41页 |
3.2 频响函数 | 第41-46页 |
3.2.1 分析说明 | 第41-42页 |
3.2.2 频响函数 | 第42-46页 |
3.3 本章小结 | 第46-48页 |
第4章 轨道参数对系统振动影响分析 | 第48-64页 |
4.1 扣件刚度 | 第48-54页 |
4.1.1 车体 | 第48-49页 |
4.1.2 转向架 | 第49页 |
4.1.3 车轮、钢轨 | 第49-52页 |
4.1.4 轨下结构 | 第52-54页 |
4.2 砂浆弹性模量 | 第54-56页 |
4.3 支撑层弹性模量 | 第56-59页 |
4.3.1 轨上结构 | 第56-57页 |
4.3.2 轨下结构 | 第57-59页 |
4.4 基础沉降 | 第59-62页 |
4.4.1 有无沉降响应比较 | 第59-60页 |
4.4.2 轨上结构 | 第60-61页 |
4.4.3 轨下结构 | 第61-62页 |
4.5 本章小结 | 第62-64页 |
第5章 结论与展望 | 第64-67页 |
5.1 结论 | 第64-65页 |
1. 振动特性 | 第64-65页 |
2. 参数分析 | 第65页 |
5.2 有待于进一步研究的问题 | 第65-67页 |
致谢 | 第67-68页 |
参考文献 | 第68-71页 |
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