三枕捣固作业中捣镐夹持力对有砟道床作用效应影响研究

作     者：张智海 肖宏 刘光鹏 王阳 迟义浩 

作者机构：长安大学公路学院 北京交通大学土木建筑工程学院 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：132-143页

核心收录：

学科分类：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(51978045,52372425) 中央高校基本科研业务费(科技领军人才团队项目)(2022JBXT010) 

主　　题：有砟道床 多面体道砟颗粒 三枕异步捣固 离散元 接触组构 

摘      要：为研究三枕捣固作业中捣镐夹持力与有砟道床状态间的联系，基于计算机成像技术构建多面体道砟颗粒，考虑捣镐与道砟间复杂传力过程，提出利用虚拟单元模拟夹持油缸作用，采用DEM-MBD耦合算法及Hertz-Mindlin Nassauer Kuna本构关系建立三枕异步捣固装置-轨排-有砟道床耦合分析模型，并借助自行研制的三向振动测试传感器(TAB)获取试验数据验证仿真模型的正确性。在此基础上，揭示夹持阶段道床内部道砟颗粒接触力组构的演变过程，并利用数理统计原理从宏细观角度分析捣镐夹持力对轨枕力学状态、道砟颗粒运动特征、道床局部区域密实度及道床刚度的影响。研究结果表明，在夹持阶段道床内部的道砟颗粒法向和切向接触力合力分布均存在明显的各向异性；枕底区域对夹持力的敏感程度较高；较小和较大的夹持力均会导致枕下上部区域道砟颗粒速度分布数学期望值和方差偏大，不利于该区域道砟颗粒的密实稳定；当夹持力为7.8 kN时，道床刚度可达最大值41.43 kN/mm,轨枕接触状态良好。因此，现场线路维修时应根据起道量定制化捣镐夹持力，建议当起道量为30 mm时，一对捣镐夹持力取为7.8 kN可保证三枕捣固作业质量。