基于轨道板抗弯疲劳强度的高铁路基不均匀沉降控制

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不均匀沉降是铁路路基设计中的关键影响因素,不均匀沉降量的大小直接影响列车运行的舒适度和安全性,导致机车各部件振动的加剧,进而减少其疲劳寿命。目前为止,高速铁路无砟轨道对路基不均匀沉降的控制基本上都是基于列车运行的舒适性和安全性,缺乏根据轨道板服役性能对不均匀沉降进行控制。随着列车运行速度的提高,中长波不均匀沉降对车体振动及轨道板受力的影响变得不容忽视。针对路基不均匀沉降对轨道结构疲劳强度影响的问题日趋突出,亟需-种基于轨道板疲劳强度的路基不均匀沉降控制方法。随着列车运行速度的不断提高,列车荷载产生的动力效应越来越明显,动力荷载的确定也成了高速铁路轨道—路基系统研究的关键问题。由于车辆—轨道—路基结构的复杂性,要通过理论计算准确地确定行车速度对动力荷载的影响进而得到相应的设计荷载并不十分容易。目前大比尺的物理模型试验已成为高速铁路无砟轨道路基结构动力性能研究的重要手段。根据沪宁城际无砟轨道现场设计和施工标准,建成室内1:1无砟轨道路基模型,通过单个轮轴的动态激振获得了轨道板动应变及路基动土压力随加载频率的变化规律,在此基础上得到列车动荷载随行车速度的变化规律。结合德国铁路动力荷载放大系数的计算公式,提出了高速铁路轨道结构动力荷载放大系数的确定方法。轨道结构动力荷载放大系数的确定为路基不均匀沉降对轨道结构的受力影响分析奠定了重要基础。建立了20m到100m不同弦长以及0到100mm不同沉降幅值的余弦式轨道结构不均匀沉降分析模型,研究了轨道板上的弯矩分布规律,重点比较了沉降曲线始端截面与中间截面的弯矩大小。借助混凝土疲劳强度史密斯设计图,同时考虑不均匀沉降与温度荷载的影响,基于轨道板抗弯疲劳强度提出了最不利情况下高铁路基中长波不均匀沉降的控制准则。
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