墩台沉降下无砟轨道静动力分析

作     者：唐兴望 

作者单位：华东交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗文俊;余翠英

授予年度：2022年

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] 

主      题：列车-轨道-桥梁动力模型 桥墩沉降 CRTSⅢ无砟轨道 离缝 脱空 内聚力单元 

摘      要：21世纪以来在新旧线并行、搭接等复杂因素下高铁桥梁出现桥墩沉降现象,由此引发轨道结构变形和层间离缝、脱空等问题,有可能影响到既有线路高铁运营的舒适性,严重时危害列车的运行安全。为此本文依托昌景黄高速铁路项目,以我国研发的新型CRTSⅢ型无砟轨道为研究对象,基于内聚力模型和列车-轨道-桥梁相互作用理论,通过有限元建模、数值仿真模拟等手段研究桥墩沉降与层间离缝的映射关系,并进一步探究层间离缝对车轨动力特性的影响,主要研究内容和结论如下:（1）基于内聚力理论,建立CRTSⅢ型无砟轨道-桥梁静力学模型;计算桥墩沉降作用下的无砟轨道结构变形,结果表明桥上无砟轨道结构在发生桥墩沉降时会产生跟随性变形,从而影响轨面的平顺性;沉降区域轨道板与自密实混凝土之间出现离缝,沿横向贯穿整块板;分析了不同桥墩沉降形式对层间离缝的影响;并对实际工程得到的监测数据进行静力评估。（2）结合多体动力学建立列车-无砟轨道-桥梁振动分析模型,将（1）中计算的层间离缝作为轨道结构初始伤损条件引入列车-轨道-桥梁动力学模型,进行动力分析,发现缝宽小于1mm,缝长小于2.56m时影响较小,在此基础上考虑最不利情况分析脱空状态下的车轨桥振动响应,发现脱空状态下的轨道板动位移增长迅猛,自密实混凝土的压应力增幅也远大于离缝状态;轨道脱空状态下,列车的动力响应在脱空长度小于0.8m时无明显变化趋势,脱空长度超过1.2m之后增长极快,轮轨力和轮重减载率均在离缝长度2.01m时超限,综合以上计算结果,提出桥墩沉降安全限值为10mm,层间离缝长度限值为0.8m。