路基不均匀沉降引起的轨道损伤变形及其对车轨动力响应的影响分析

作     者：李国芳 张向钰 高全福 马理超 吴少培 李得洋 李宏洲 

作者机构：兰州交通大学机电工程学院 

出 版 物：《振动工程学报》 (Journal of Vibration Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12162020,12262017) 甘肃省自然科学基金资助项目(22JR5RA329,23JRRA915) 兰州交通大学重点研发项(ZDYF2302) 兰州交通大学基础研究拔尖人才项目(2022JC14) 

主　　题：高速铁路 无砟轨道 塑性损伤 内聚力模型 沉降变形 轮轨关系 耦合振动 

摘      要：为探究路基沉降区段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,基于有限元方法和混凝土塑性损伤本构理论,建立考虑结构配筋及轨道结构层间粘接关系的CRTSⅡ型板式无砟轨道精细化非线性分析模型,研究沉降位置、波长、幅值对轨道结构变形损伤的影响规律;基于有限元-多体系统动力学方法(FEMBD),建立高速车辆-轨道-路基耦合系统动力学模型,分析不均匀沉降下高速铁路车-线-路基耦合系统动力响应。结果表明:当沉降位置发生在宽窄接缝处时,钢轨位移最大,且轨道板最先产生宏观裂纹;车体垂向加速度与轮轨垂向力对沉降幅值敏感,随沉降幅值的增大明显增加;轮轨垂向力及轨道结构的振动响应随沉降波长的增加均呈现先增大后减小的趋势,15 m沉降波长以下的沉降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。研究结论可为路基沉降区高速铁路运营及线路不均匀沉降病害防治提供参考。