基于修正Iwan模型的铁路基床动力湿化特性研究
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第 41 卷 第 5 期 2019年 5 月
铁道学报 JOURNAL OFTHECHINA RAILWAYSOCIETY
Vol.41 No.5 May 2019
文 章 编 号 :1001-8360(2019)05-0119-07
基于修正Iwan模型的铁路基床动力湿化特性研究
冯怀平1, 韩博文1, 宋慧来1, 常建梅1, 应志超2
(1.石家庄铁道大学 土木工程学院,河北 石家庄 050043; 2.神华包神铁路集团有限责任公司 安全质量部,内蒙古 包头 014014)
摘 要:不断增加的列车动荷载与排水不畅是导致重载 铁 路 基 床 产 生 不 均 匀 沉 降 的 主 要 原 因 之 一,正 确 认 识 其 变形规律对提高重载铁路长期服役性能有至关重要的 作 用。在 包 神 铁 路 瓷 窑 湾 站 病 害 段 基 床 部 位 取 土 样,基 于 单线法对土样进行动荷载作用下的湿化试验。试验确定了湿化作用下土体累积塑性应变方程及软化指数关系, 同时分析了浸水作用对滞回曲线的影响。基于试验结 果,提 出 土 体 动 力 湿 化 作 用 下 的 修 正Iwan模 型,并 通 过 试 验验证了模型在动应力增加情况下有较好的适应性。研究结果有助于预测重载列车动力荷载作用下基床土体变 形 ,并 对 评 价 既 有 线 路 开 行 大 轴 重 列 车 的 适 应 性 提 湿 化 ;Iwan 模 型 中图分类号:TU443 文献标志码:A doi:10.3969/ji.ssn.1001-8360.2019.05.014
重载铁路运输是 我 国 货 运 的 主 要 的 方 式,近 年 来 为提高货运能力,我 国 加 快 了 重 载 铁 路 的 扩 能 改 造 建
收 稿 日 期 :2018-07-13;修 回 日 期 :2018-11-13 基 金 项 目 :中 国 铁 路 总 公 司 科 技 研 究 开 发 计 划 (2017G008-G) 作 者 简 介 :冯 怀 平 (1976— ),男 ,河 北 石 家 庄 人 ,副 教 授 ,博 士 。 E-mail:fenghuaiping@
(1.SchoolofCivilEngineering,ShijiazhuangTiedaoUniversity,Shijiazhuang050043,China; 2.SafetyandQualityDepartment,ShenhuaBaoshenRailwayGroupCorporationLimited,Baotou014014,China)
StudyonDynamicSlakingDeformationCharacteristicsof RailwaySubgradeBasedon ModifiedIwan’sModel
FENG Huaiping1, HAN Bowen1, SONG Huilai1, CHANGJianmei1, YINGZhichao2
设,然而,沿线地形条件复杂、填筑情况多变[1],路基 病 害频发成了制约扩能改造的主要原因。铁路基床是承 受 和 传 递 列 车 动 载 的 关 键 结 构 ,轴 重 增 加 后 ,基 床 会 承 受更大的动力响应,对 于 路 堑、站 场 等 排 水 不 畅 路 段, 如基床填料不良,在 降 雨 及 冻 融 季 节 路 基 病 害 极 易 发 生 。 [2-3] 因此,研究循环荷载和湿化耦合作用下 基 床 土 体的变形特性,正确 认 识 其 变 形 规 律 对 提 高 重 载 铁 路
Abstract:Thedoubleeffectsofpoordrainageandincreasingdynamictrackloadarethemainreasonsfortheunevensettlementofheavyhaulrailwaysubgrade.Investigationsonthedynamicslakingcharacteristicsofthe subgradeareofhighvalueforimprovingthelong-termserviceperformanceofheavy-haulrailway.Soilsamples weretakenfromthesubgradeofthesectionofCiyaowanstationofBaoshenrailwaylinewhereunevensettlementoccurred.Thebehaviorofthesubgradesoilunderdynamicloadandwettingeffectswasinvestigatedwith asingle-linetriaxialcompressiontest.Afunctionwassuggestedtofitthecurveofcumulativeplasticstrainof thesoilandsofteningindexversusloadcycles.Thecharacteristicsofthehysteresisloopduringwettingwerealsoanalyzed.Basedontheexperimentalresults,a modifiedIwan modelforsoilconsideringdynamicwetting effectswasproposed.Theexperimentalresultsprovethefeasibilityandadaptabilityoftheproposedmodelunderhigherdynamicstress.Thisstudycanhelptopreciselypredictthedeformationofsubgradesoilunderdynamicloadofheavyhaultrain,andprovidereferenceforevaluatingtheadaptabilityofrunningheavyhaultrain toexistingrailwayline. Keywords:heavyhaulrailway;dynamicslaking;Iwan model
铁道学报 JOURNAL OFTHECHINA RAILWAYSOCIETY
Vol.41 No.5 May 2019
文 章 编 号 :1001-8360(2019)05-0119-07
基于修正Iwan模型的铁路基床动力湿化特性研究
冯怀平1, 韩博文1, 宋慧来1, 常建梅1, 应志超2
(1.石家庄铁道大学 土木工程学院,河北 石家庄 050043; 2.神华包神铁路集团有限责任公司 安全质量部,内蒙古 包头 014014)
摘 要:不断增加的列车动荷载与排水不畅是导致重载 铁 路 基 床 产 生 不 均 匀 沉 降 的 主 要 原 因 之 一,正 确 认 识 其 变形规律对提高重载铁路长期服役性能有至关重要的 作 用。在 包 神 铁 路 瓷 窑 湾 站 病 害 段 基 床 部 位 取 土 样,基 于 单线法对土样进行动荷载作用下的湿化试验。试验确定了湿化作用下土体累积塑性应变方程及软化指数关系, 同时分析了浸水作用对滞回曲线的影响。基于试验结 果,提 出 土 体 动 力 湿 化 作 用 下 的 修 正Iwan模 型,并 通 过 试 验验证了模型在动应力增加情况下有较好的适应性。研究结果有助于预测重载列车动力荷载作用下基床土体变 形 ,并 对 评 价 既 有 线 路 开 行 大 轴 重 列 车 的 适 应 性 提 湿 化 ;Iwan 模 型 中图分类号:TU443 文献标志码:A doi:10.3969/ji.ssn.1001-8360.2019.05.014
重载铁路运输是 我 国 货 运 的 主 要 的 方 式,近 年 来 为提高货运能力,我 国 加 快 了 重 载 铁 路 的 扩 能 改 造 建
收 稿 日 期 :2018-07-13;修 回 日 期 :2018-11-13 基 金 项 目 :中 国 铁 路 总 公 司 科 技 研 究 开 发 计 划 (2017G008-G) 作 者 简 介 :冯 怀 平 (1976— ),男 ,河 北 石 家 庄 人 ,副 教 授 ,博 士 。 E-mail:fenghuaiping@
(1.SchoolofCivilEngineering,ShijiazhuangTiedaoUniversity,Shijiazhuang050043,China; 2.SafetyandQualityDepartment,ShenhuaBaoshenRailwayGroupCorporationLimited,Baotou014014,China)
StudyonDynamicSlakingDeformationCharacteristicsof RailwaySubgradeBasedon ModifiedIwan’sModel
FENG Huaiping1, HAN Bowen1, SONG Huilai1, CHANGJianmei1, YINGZhichao2
设,然而,沿线地形条件复杂、填筑情况多变[1],路基 病 害频发成了制约扩能改造的主要原因。铁路基床是承 受 和 传 递 列 车 动 载 的 关 键 结 构 ,轴 重 增 加 后 ,基 床 会 承 受更大的动力响应,对 于 路 堑、站 场 等 排 水 不 畅 路 段, 如基床填料不良,在 降 雨 及 冻 融 季 节 路 基 病 害 极 易 发 生 。 [2-3] 因此,研究循环荷载和湿化耦合作用下 基 床 土 体的变形特性,正确 认 识 其 变 形 规 律 对 提 高 重 载 铁 路
Abstract:Thedoubleeffectsofpoordrainageandincreasingdynamictrackloadarethemainreasonsfortheunevensettlementofheavyhaulrailwaysubgrade.Investigationsonthedynamicslakingcharacteristicsofthe subgradeareofhighvalueforimprovingthelong-termserviceperformanceofheavy-haulrailway.Soilsamples weretakenfromthesubgradeofthesectionofCiyaowanstationofBaoshenrailwaylinewhereunevensettlementoccurred.Thebehaviorofthesubgradesoilunderdynamicloadandwettingeffectswasinvestigatedwith asingle-linetriaxialcompressiontest.Afunctionwassuggestedtofitthecurveofcumulativeplasticstrainof thesoilandsofteningindexversusloadcycles.Thecharacteristicsofthehysteresisloopduringwettingwerealsoanalyzed.Basedontheexperimentalresults,a modifiedIwan modelforsoilconsideringdynamicwetting effectswasproposed.Theexperimentalresultsprovethefeasibilityandadaptabilityoftheproposedmodelunderhigherdynamicstress.Thisstudycanhelptopreciselypredictthedeformationofsubgradesoilunderdynamicloadofheavyhaultrain,andprovidereferenceforevaluatingtheadaptabilityofrunningheavyhaultrain toexistingrailwayline. Keywords:heavyhaulrailway;dynamicslaking;Iwan model