文档名：季冻区无砟轨道损伤变形及其对车轨动力响应的影响研究
摘要：为探究季冻区无砟轨道损伤变形对行车安全性和轨道服役性能的影响规律,以我国季冻区典型无砟轨道结构为研究对象,基于有限元方法和混凝土塑性损伤本构理论,建立考虑结构配筋的CRTSⅢ型板式无砟轨道精细化非线性分析模型,研究路基冻胀作用下轨道结构的变形和损伤规律;结合多体动力学方法,建立高速车辆-轨道-路基耦合系统动力学模型,分析路基冻胀变形作用下高速铁路车-线-路基耦合系统动力响应.结果表明:冻胀位置对轨道结构伤损变形和离缝的产生和发展影响显著;当冻胀发生在底座板凹槽中间位置时,离缝值最大,当冻胀发生在底座板凹槽位置时,钢轨位移最大;当冻胀发生在底座板伸缩缝位置时,底座板最早产生宏观裂纹;轨道结构的变形损伤和层间离缝随着冻胀幅值增加、冻胀波长减小而增加;底座板相较于其他轨道结构更容易产生损伤,建议将底座板底面波脚产生裂纹的冻胀量作为控制标准;路基不均匀冻胀会加剧轮轨动态相互作用,进而对行车安全性和轨道服役性能产生不良影响;高速铁路的轮轨垂向动力响应随着路基冻胀幅值的增加而增大;20m冻胀波长以下的冻胀变形及其幅值增大对车轨动力响应影响尤为严重,应予以重视.研究结论以期为季冻区高速铁路路基段基础结构动态性能演变及服役安全提供理论基础和工程指导.
Abstract：Inordertodiscusstheinfluenceofdamageanddeformationofballastlesstrackondrivingsafetyandtrackserviceperformanceinseasonalfrozenregions,thetypicalballastlesstrackstructureinseasonalfrozenregionsofChinawastakenastheresearchobject.Basedonthefiniteelementmethodandconcreteplasticdamageconstitutivetheory,arefinednonlinearanalysismodelofCRTSⅢslabballastlesstrackwithconsideringstructuralreinforcementwasestablished.Thedeformationanddamagecharacteristicsoftrackstructureundersubgradefrostheavewerestudied.Basedonthemultibodydynamicsmethod,adynamicmodelofthehigh-speedvehicle-track-subgradecoupledsystemwasestablished.Thedynamicresponseofthevehicle-track-subgradecoupledsystemunderfrostheavedeformationofthesubgradewasanalyzed.Theresultsaredrawnasfollows.Thefrostheavepositioncansignificantlyaffectthedeformationanddevelopmentofdamageinthetrackstructureandthegenerationanddevelopmentofinterlayerseam.Whenfrostheaveoccursatthemiddlepositionofthebaseplategroove,theinterlayerseamvalueisthelargest.Whenfrostheaveoccursatthepositionofthebaseplategroove,theraildisplacementisthelargest.Whenfrostheaveoccursatthepositionoftheexpansionjointofthebaseplate,macroscopiccracksappearearliestonthebaseplate.Thedeformationanddamageandinterlayerseamvalueofthetrackstructureincreasewiththeincreasingfrostheaveamplitude,andthedecreasingfrostheavewavelength.Thebaseplateismorepronetodamagecomparedtoothertrackstructures,soitisrecommendedthatthefrostheaveamountthatproducescracksonthebottomofthebaseplatecanbetakenasacontrolcriterion.Differentialfrostheaveofthesubgradecanintensifythedynamicwheel-railinteraction,whichcanhaveadverseeffectsondrivingsafetyandtrackserviceperformance.Theverticaldynamicresponseofthewheel-railinteractiononhigh-speedrailwaysincreaseswiththerisingoffrostheaveamplitudeofthesubgrade.Thefrostheavedeformationandtheincreaseofitsamplitudebelow20mfrostheavewavelengthhaveaparticularlyseriouseffectonthedynamicresponseofthetrack,whichshouldbepaidmoreattentionto.Theresultscanprovideatheoreticalbasisandengineeringguidanceforthedynamicperformanceevolutionandservicesafetyofthebasicstructuralsectionsofhigh-speedrailwaysinseasonalfrozenregions.
作者：马理超 吴少培 王健壹 李得洋 王剑锋 李国芳 Author：MALichao WUShaopei WANGJianyi LIDeyang WANGJianfeng LIGuofang
作者单位：兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州730070包头铁道职业技术学院铁道机车车辆系,内蒙古包头014060
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(5)
分类号：U260.11
关键词：高速铁路 无砟轨道 塑性损伤 冻胀变形 轮轨关系 耦合振动
Keywords：highspeedrailway ballastlesstrack plasticdeformation frostheavedeformation wheel-railinteraction coupledvibration
机标分类号：U211.5TV312U448.13
在线出版日期：2024年7月8日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，甘肃省自然科学基金资助项目，内蒙古自治区高等学校科学研究项目，甘肃省教育厅优秀研究生创新之星项目，兰州交通大学重点研发项目季冻区无砟轨道损伤变形及其对车轨动力响应的影响研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(5)马理超 吴少培 王健壹 李得洋 王剑锋 李国芳为探究季冻区无砟轨道损伤变形对行车安全性和轨道服役性能的影响规律,以我国季冻区典型无砟轨道结构为研究对象,基于有限元方法和混凝土塑性损伤本构理论,建立考虑结构配筋的CRTSⅢ型板式无砟轨道精细化非线性分析模型,...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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