循环荷载频率对高速铁路有砟道床累积变形行为的影响
循环荷载下重载铁路路基累积动应变分析
研究结论 ：（１）循 环振动荷载作用下 ，土体 累积动应变随着循 环振动次数 的增 加而不 断增大 ；（２）不 同的 动应力 比下 ，累积变形曲线呈现出稳定型 、临界型和破 坏型三种类 型 ；（３）干密度越 大 ，土体抵抗 变形 的能力 越强 ，累积 动应 变发展速率越小 ，临界动应力 比越 大 ；（４）土体 的累积动应 变发展速 率随含水 率 、含 盐量和振 动频率 的增大而不断加快 ；（５）围压和含水率均可 以改变土体 累积动应变 的发展类型 ，随着 围压 的增 加 ，路基 的变形速率降低 ；（６）该研究成果可为重载铁路路基设计与施工提供参考 。 关键词 ：重 载铁 路路 基 ；氯盐侵蚀 ；循环振动荷载 ；累积 动应 变 中 图分 类 号 ：ＴＵ ４１１．２ 文 献标 识 码 ：Ａ
ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ． （５）Ｂｏｔｈ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃａｎ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｙｐｅ ｏｆ
高铁列车动载作用下路基动力特性及累积变形规律研究
高铁列车动载作用下路基动力特性及累积变形规律研究赵莹;商拥辉【摘要】In order to explore the dynamic characteristics and accumulative deformation of the subgrade under dynamic train load, the causes of the roadbed settlement overrun are analyzed with the field test data based on Shanghai-Nanjing intercity railway project and then the train-track-subgrade coupling vibration system three-dimensional model is established to analyze the influence factors ( such as train speed, bed thickness and rigidity, driving mode ) . Finally, the accumulative deformation law of the foundation bed with 400000 vibrations is analyzed by means of indoor full scale model test. The results show that the dynamic train load is one of the main causes for the subsidence of the subgrade in the operational period. The factors such as train speed, bed thickness and stiffness, and driving mode constitute effects on the dynamic stress and the dynamic displacement of the subgrade;with the increase in the number of cyclic loading, the accumulative deformation of the subgrade develops rapidly during the initial 50000 vibrations and tends to be a slow linear development afterwards. The accumulative deformation is 0. 78 mm after 400000 vibrations with impacted depth of some 5 m.%为探索列车动载作用下路基的动力特性及累积变形规律,依托沪宁城际铁路工程背景,首先结合现场测试数据对路基沉降超限的原因进行分析,然后建立列车-轨道-路基耦合振动系统三维数值模型,对影响路基动力特性的影响因素(列车速度、基床厚度和刚度、行车方式)进行分析,最后结合室内足尺模型试验,对振动40万次的基床累积变形规律进行分析.结果表明:列车动载作用是运营期路基沉降超限的主要原因之一;列车速度、基床厚度和刚度、行车方式等因素对基床的动应力和动位移均有影响;路基的累积变形随循环加载次数增加而变大,最初振动5万次累积变形增长迅速,而后近似按照线性缓慢发展,振动40万次时的累积变形值为0.78 mm,影响深度约为5m.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2017(061)007【总页数】6页(P56-61)【关键词】高速铁路;动力特性;累积变形;数值模型;足尺模型【作者】赵莹;商拥辉【作者单位】黄淮学院建筑工程学院,河南驻马店 463000;黄淮学院建筑工程学院,河南驻马店 463000;中南大学土木工程学院,长沙 410075【正文语种】中文【中图分类】U238;U213.1高速铁路列车长期循环动载[1]作用下路基的累积变形[2]，是工后沉降[3]的重要组成部分，对其研究的方法主要分为4大类：理论研究[4]、现场测试、室内模型试验[5]和数值模拟[6]。
沥青混合料疲劳破坏加载次数和应变的关系
沥青混合料疲劳破坏加载次数和应变的关系沥青混合料的疲劳问题可不是一两次重压就能显现出来的。
其实它是经过了长期、反复的载荷作用后才会“显露马脚”。
就像咱们每天奔波忙碌，最初可能没什么感觉，时间久了，身上就开始有点儿“老化”的迹象，腰酸背痛、脚底板起泡，这种感觉肯定不陌生吧。
沥青混合料也是，刚开始受压的时候，可能还是轻松愉快，但不断的轮胎碾压，就像人的负担越来越重，最后有一天它“累了”，就开始破裂，出现裂缝、坑洞，甚至彻底坏掉。
沥青混合料到底能经得起多少次的加载呢？这得看它的“应变”了。
简单说，应变就是沥青混合料在受力后的形变程度。
你可以把它想象成“软硬度”的指标。
就像人一样，能承受压力不代表永远不累。
沥青混合料也是，经过多次车轮碾压后，它会渐渐产生塑性变形。
当它的应变超过某个临界值时，基本上就意味着它的疲劳寿命到了，可能再过几百次甚至几千次载荷，就会裂开，无法承受更多的压力。
这个“临界值”并不是固定不变的，它跟沥青混合料本身的质量、配比、温度、湿度等因素都有关系。
比如说，某些特殊的沥青路面可能由于配比得当，或者使用了高级的改性沥青，导致它在应对疲劳破坏时，比普通的沥青混合料要耐得多。
就像你吃得好，休息得好，身体更耐造一样，沥青路面也需要“保养”，只有这样，才能长时间承受车轮的压力而不出现问题。
但不得不说，沥青混合料的“疲劳破坏”是个漫长的过程，并不是一夜之间发生的。
它是逐步积累的，就像我们走路、跑步一样，经过长时间的活动，关节、肌肉总会有些磨损，而这个过程非常缓慢。
所以，沥青路面在使用几年后，可能就会出现一些细小的裂纹，大家可能没注意到，过了好几年，裂纹越来越大，路面质量也在一点点下滑，最后终于爆发了，裂缝变得又大又深，坑坑洼洼，简直成了“天然灾区”。
有趣的是，沥青混合料的疲劳破坏和“加载次数”有很大关系。
简单来说，路面承受的车轮次数越多，它就越容易疲劳。
如果说车辆行驶在这条路上像是在“慢舞”，车轮的碾压次数慢，沥青混合料的疲劳损伤也比较小。
循环荷载作用下泥岩累积应变规律研究
关键词：分级循环荷载；泥岩；轴向累积应变；振动次数；动应力幅值
中图分类号：TU45
文献标志码：A
文章编号：2095-0144（2021）05-0016-03
1 前言 西南地区分布着大量的红层泥岩。铁路路基
为红层泥岩时，列车的动载往往会产生沉降变形， 威胁着列车的安全运行。研究循环荷载作用下泥 岩的累计变形规律能够有效地保障列车的安全运 行，具有极其重要的工程实践意义。
时间/s
图 2 循环荷载作用下岩石累计变形示意图
累积应变/‰
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
0
0.56 MPa
1.97 MPa
1.69 MPa 1.41 MPa 1.13 MPa 0.85 MPa 0.56 MPa
5
10
15
20
25
30
振动次数/次
图 3 振动次数与累计应变关系曲线
表 2 试验方案
试验 级数
振动频率 /Hz
应力下限 /MPa
应力上限 /MPa
循环 次数
1
1
0.5
0.56
30
2
0.85
3
1.13
4
1.41
5
1.69
6
1.97
7
2.26
2.3 试验原理 在循环荷载作用下，试样的应变随着轴向应力
的周期性变化发生变化。由于岩石为弹塑性体，试 样在一个加卸载周期内，会产生不可逆的变形，这 种变形会在循环荷载作用下不断的累积，形成累积 应变（图 2）。 3 试验结果分析 3.1 循环次数对累积应变的影响
图 3 为 1 MPa 围压下泥岩试样振动次数与累计 应变之间的关系曲线。从图 3 中可以看出，在同一 围压，同一振动幅值条件下，试样的累计应变均随 着振动次数的增加而增加。
上交大《高速铁路设备运用》教学资源 习题答案 习题答案
模块1答案1.简述高速铁路调度指挥高速铁路的建设和运营不仅需要高性能、高质量的基础设施与移动设备，还需要与之相适应的现代化高速铁路调度指挥体系，以实现对运输过程的高效组织、对运力资源的合理运用，及时处理各类突发事件，从而确保高速铁路及整个铁路网络的运输安全、正常秩序和高效节能，充分满足市场对铁路运输的需求。
中国高速铁路运营调度系统是高速铁路运输管理和列车运行控制的中枢，是高速铁路高新技术的集中体现，是高速铁路运营管理现代化、自动化、安全高效的标志，是提供乘客便捷、优质服务的窗口。
它根据机车车辆配备和动力特性、车站配备及作业、沿线线路和设备状态、人员的配备、相邻线路列车运行的状态等，统筹编制列车运行计划、集中指挥列车运行和协调铁路运输各部门的工作。
随着高速铁路的发展，高速铁路运营对调度也不断提出了更高的要求，中国对高速铁路调度指挥管理模式也在不断进行着优化调整。
目前，高速铁路调度按铁路局属地实行管理。
例如，京沪高速铁路北京南——德州东由北京局调度指挥，德州东（不含）——徐州东（不含）由济南局调度指挥，徐州东——上海虹桥由上海局调度指挥。
2.简述高速铁路列车运行图高速铁路列车运行图是全路组织列车运行的基础，是铁路运输企业实现列车安全、正点运行和经济有效地组织铁路运输工作的列车运行生产计划，是铁路运输企业向社会提供运输供应能力的一种有效形式，也是铁路运输工作的一个综合计划。
它规定各次列车占用区间的程序，列车在每个车站的达到和出发（或通过）时刻、列车在区间的运行时间、列车在车站的停站时间以及机车交路等。
除此之外，与运输有关的各个业务部分都应根据列车运行图所规定的要求来安排工作。
例如，车站要根据运行图所规定的列车到达和出发时刻，安排本站客运工作；机务部门根据运行图的要求确定动车组运用交路、安排动车组的整备和乘务员的作息；其他部门（如工务、电务等）也都根据运行图的规定来安排线路和设备的施工和检修。
通过列车运行图，可把铁路网的活动联系成为一个统一的整体，把上述所有与行车有关的单位组织起来，严格地按照一定的程序有条不紊地进行工作，保证列车按运行图运行。
疲劳载荷周次对铁路车轴微动损伤的影响
———————————————收稿日期：2021-05-25疲劳载荷周次对铁路车轴微动损伤的影响史玉杰1，杨凯1，陈一萍1，刘为亚1，李亚波1，石广寒2，鲁连涛2（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司 工程实验室，山东 青岛 266111；2.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都 610031）摘要：对比例车轴进行了微动疲劳试验，试验后对车轴轮座微动损伤进行了观察，并测量了车轴和车轮的微动磨损轮廓。
此后，在考虑微动磨损的情况下，仿真研究了疲劳载荷周次对铁路车轴微动疲劳的影响。
研究发现：车轴微动损伤区宽度几乎不受疲劳载荷周次的影响，而轮座边缘微动损伤随载荷周次增加而增加。
低载荷周次和高载荷周次时，车轴微动区氧化物分别以黑色和红褐色为主。
车轴、车轮的磨损宽度和深度随载荷周次增加而增加，这使得车轴轮座真实应力增加，最终导致车轴在较低的应力水平下萌生微动裂纹。
车轴微动疲劳强度随载荷周次增加而降低，采用107周次疲劳试验获得的微动疲劳强度指导车轴设计偏于危险。
关键词：铁路车轴；载荷周次；微动磨损；微动疲劳 中图分类号：TU973+.254 文献标志码：Adoi ：10.3969/j.issn.1006-0316.2022.01.007文章编号：1006-0316 (2022) 01-0045-08Effect of Fatigue Load Cycle on the Fretting Damage of Railway AxleSHI Yujie 1，YANG Kai 1，CHEN Yiping 1，LIU Weiya 1，LI Yabo 1，SHI Guanghan 2，LU Liantao 2( 1.Engineering Laboratory, CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Qingdao 266111, China;2.State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China ) Abstract ：In this paper, fretting fatigue tests were carried out on the scaled railway axles. After the fatigue tests, the fretting damage of the wheel seat was observed, and the wear profiles of the axle and wheel were measured. Then, the fretting wear was considered in the FE simulation, and the effect of fatigue load cycles on the fretting fatigue of railway axles was investigated. This paper found that the fretted zone width was hardly affected by the load cycle, while the fretting damage of the wheel seat increased with the increase of the load cycle. For low-load cycles and high-load cycles, the surface oxides of the wheel seat were mainly black and reddish brown, respectively. The wear width and depth of the axle and wheel increased with the increase of load cycle, which increased the actual stress of the wheel seat, and finally leaded to fretting crack initiation of the axle under a lower stress level. The fretting fatigue strength of the railway axle decreased with an increase of the load cycle. The fretting fatigue strength obtained by the fatigue test of 107 cycles was dangerous for the railway axle design. Key words ：railway axle ；load cycle ；fretting wear ；fretting fatigue铁路车轴是转向架的关键承载部件，经过盈配合方式与车轮连接，几乎承载着列车运行时全部的重量[1-3]。
【毕业论文选题】电大毕业论文题目
电大毕业论文题目在写论文之前都会先拟定题目，每个专业的论文都要有符合自己专业的题目。
怎样选题？是我们在写论文的首要问题。
选题的大致方向是什么？这些都是我们想要了解的。
下面学术堂根据多个专业挑选了一些电大毕业论文题目，希望能够帮助大家。
电大毕业论文题目一：1、北斗应用于高铁CPI控制测量的算法与试验研究2、拖拉机抗性消声器不同结构单元声学性能研究3、拖拉机涡轮增压器中混合陶瓷球轴承无损检测设计4、水田用大功率拖拉机驱动桥壳体设计与分析5、应用于航空发动机涡轮叶片的热障涂层材料研究6、基于GPS\BD2组合的车载导航系统性能分析7、基于最优载荷的受电弓自适应终端滑模控制8、V/v牵引供电所混合式电能质量控制系统非对称补偿设计9、基于交通可达性的新兴高铁枢纽城市旅游发展响应研究--以江西省上饶市为例10、离子液体萃淋树脂及其在稀土分离和纯化中的应用11、串级萃取理论的发展历程及最新进展12、中国高铁建设投资对国民经济和环境的短期效应综合评估13、中国大型高炉生产现状分析及展望14、高超声速飞行器模型及控制若干问题综述15、竞争环境下铁路集装箱班列动态定价与开行决策研究16、基于轨道局部波动的高速铁路轨道平顺状态评估方法17、中国轨道交通列车运行控制技术及应用18、基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法119、基于系统动力学的汽车产业技术创新能力影响因素研究20、经济新常态下我国汽车产业发展能力提升研究21、一种新型非谐振型软开关交错并联Boost电路22、响应曲面法优化内配兰炭赤铁矿球团焙烧工艺23、高速铁路牵引供电系统的状态空间模型24、拖拉机CAN总线车载智能终端技术研究25、自动导航拖拉机田间作业路径规划与应用试验26、基于证据理论的地铁火灾安全评价方法27、多温区冷藏车气密性能影响参数理论分析与试验28、液压互联式馈能悬架建模与优化设计29、基于电磁机械耦合再生制动系统的电动汽车稳定性控制30、优化电池模型的自适应Sigma卡尔曼荷电状态估算31、多层次轨道交通网络与多尺度空间协同优化--以上海都市圈为例32、车辆悬挂系统自抗扰控制器改进及其性能分析电大毕业论文题目二：33、汽车零件商运用装配商知识的情境分析34、酸雨淋溶条件下赤泥中重金属在土壤中的迁移特性及其潜在危害35、面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台研究36、无辅助抓握件地铁车内扶手布置设计研究37、电弧离子镀工艺参数对NiCoCrAlYTa涂层沉积的影响38、多种算法下的四旋翼飞行器高度控制设计39、城市轨道交通PPP项目风险评估研究40、微合金钢连铸表面横裂纹形成机理与控制技术研究现状41、新能源汽车财税政策效应研究242、基于产品使用率的二维延伸性汽车产品保证需求预测研究43、高铁开通前后站区产业空间格局变动及驱动机制--以沪宁城际南京站为例44、钢铁智能制造背景下物质流和能量流协同方法45、循环荷载频率对高速铁路有砟道床累积变形行为的影响46、移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应的频域-波数域比例边界有限元法分析47、兰州地铁湿陷性黄土深基坑在降低水位条件下的渗流稳定性分析48、基于列车运行图的高速铁路动态牵引负荷建模方法49、基于ANSYS/FE-SAFE的高速动车组非动力车轴疲劳寿命分析50、一种用于模拟车辆冲击试验的铁路货车纵向连接模型51、基于特征几何关系的无人车轨迹回环检测52、CRTSⅡ型板式无砟轨道板下离缝动力影响分析及运营评估53、高速动车组车下悬挂设备隔振设计研究54、不同轮径转向架对车辆动力学性能影响分析55、森林防火无人机系统设计与林火识别算法研究56、粉煤灰提取氧化铝工艺能耗分析57、粉末冶金制备Ti-Fe二元合金的耐腐蚀性能58、“一带一路”战略下中欧班列开行中的问题与对策探讨59、新能源汽车企业研发投入与绩效关系60、低碳出行简约生活5款共享单车横向体验评测61、拖拉机多段液压机械CVT犁耕作业动态仿真62、丰田公司模块化生产网络中信息生态系统的形成条件与机制63、基于二元技术能力调节作用的技术多元化与企业绩效64、电连接器焊接防差错智能指导系统的研究电大毕业论文题目三：365、自动制孔机器人末端执行系统的设计研究66、某型无人机启动控制系统设计与研制67、植保无人机避障技术应用研究68、Pixhawk飞控技术在植保无人机上的应用与实践69、航空风挡雨刷装置电机设计及控制研究70、LiF-CaF_2-SmF_3体系熔盐电解制备SmFe合金的电化学机制研究71、基于STM32单片机的四轴飞行器设计及控制技术的研究72、四旋翼无人机建模与控制问题研究73、春秋航空财务分析研究74、铜浆料挤出3D打印技术的成型和烧结工艺研究75、基于物质流方法的中国铜资源社会存量研究76、气体传感器在国外航天器上的应用77、一种基于虚拟力的无人机路径跟踪控制方法78、无人机感知与规避技术研究进展79、基于Pixhawk飞控板的六旋翼飞行器自适应动态逆控制技术研究80、钢铁生产过程二氧化碳排放计算方法与实践81、GH4169合金粉末选区激光熔化成形数值模拟及试验研究82、产能过剩行业兼并重组治理的理论与实证研究83、21世纪以来中国航空货运空间变化研究84、开工时间延迟下的炼钢–连铸生产重调度方法85、一种多幂次滑模趋近律设计与分析86、郑州航空港临空经济发展对区域发展模式的创新87、基于加速度变噪声EKF的无人机姿态融合算法88、基于超导探测器的激光测距系统作用距离分析89、多旋翼无人机高空飞行稳定控制问题研究490、等离子体联合动力波技术协同控制铅锌冶炼烟气中Hg、SO_2、NO_x实验研究91、基于标准离差-G1-DEA的旅游机场竞争力与效率差异性评价的对比研究92、一种适用于航空电源变换的新型混合整流电路功率控制93、星敏感器技术研究现状及发展趋势94、河北邯郸钢铁冶炼区周边麦田土和小麦籽粒的多环芳烃含量及其组分谱特征95、我国区域中心城市航空物流与宏观经济的匹配性及空间分布研究96、低空低速植保无人直升机避障控制系统设计电大毕业论文题目四：97、单/多四旋翼无人机系统平台的设计及若干应用的研究98、高炉块状带焦炭劣化机理99、基于资源产出率指标分解的企业循环经济研究--以钢铁行业为例100、粉末特性对镍基粉末冶金高温合金组织及热变形行为的影响101、中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究102、多无人机任务分配与路径规划算法研究103、无人机飞行控制与航迹规划研究104、四旋翼无人机编队飞行的控制策略研究105、QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法测定蔬菜中41种农药残留106、QuEChERS-液相色谱-串联质谱法同时测定果蔬中16种农药残留107、QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法测定动物源食品中4类29种禁限用兽药残留108、近五年我国近红外光谱分析技术研究与应用进展109、Fe掺杂g-C_3N_4的制备及其可见光催化性能110、固相浸渍法和湿浸渍法制备CuO/CeO_2催化剂及其CO氧化性能的对比研究111、生物炭对水中五氯酚的吸附性能研究5。
高速铁路沉降与变形分析及对策_魏强
高速铁路沉降与变形分析及对策_魏强2015年第10期铁道建筑ＲailwayEngineering13文章编号：1003-1995（2015）10-0013-06高速铁路沉降与变形分析及对策魏强（中国铁路总公司工程管理中心，北京100844）复杂桥梁结构、线路外侧施工或加载以及施工摘要：引起高速铁路沉降与变形的原因主要有地质条件、质量问题。
高速铁路建设期间以及后期运营期间的沉降观测是区域地面沉降规律分析的关键，应重点关注漏斗边缘或不均匀沉降地段；冻胀—时间曲线对线路运营管理极为重要，冻胀快速上扬和波动融沉两个阶段是线路运营的不稳定期，应加强冻胀观测，目前采取的设计措施还需要进一步深化研究；桥梁结构变形主要包括相邻桥墩大高差引起的变形和大跨度钢结构桥梁变形，受地形条件限制这种变形难以避免，因此在轨道调整及养护方面应采取合理措施；目前线侧施工和施工质量问题引起线路沉降和变形问题十分普遍，在设计和施工阶段应进行控制。
提出了加强地质勘察、系统性设计、施工质量控制和养护措施四个方面的对策与建议。
关键词：沉降变形区域地面沉降冻胀桥梁结构变形线侧施工+中图分类号：U238；U213．1；U441．7文献标识码：ADOI：10．3969/j．issn．1003-1995．2015．10．03在铁路建设中经常出现线路沉降、变形等病害，须对基础进行整治。
轻则需调整轨道几何尺寸，严重的要拆除轨道结构重新施工，从而造成工期延误和成本增加。
沉降与变形问题也是制约高速铁路正常运行的重要因素，对运营安全影响巨大。
线路限速的原因约有40%～50%是由于线路沉降、拱起、变形等引起的。
我国目前正处在高速铁路高速发展时期，目前已经建成投入运营的高速铁路约16000km，在建10000km左右。
深入分析高速铁路沉降与变形产生的原因并研究预防措施十分必要。
等都会引起线路变形或沉降。
⑤施工质量不良。
隧道仰拱底部虚砟清理不干净导致混凝土与基岩面结合不紧密，路基过渡段填料质量不合格或者死角部位压实不到位均会引起线路沉降。
高速铁路桥桩在轴向循环荷载长期作用下的承载和变形特性试验研究
第24卷第13期岩石力学与工程学报V ol.24 No.13 2005年7月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July，2005高速铁路桥桩在轴向循环荷载长期作用下的承载和变形特性试验研究杨龙才1，郭庆海1，2，周顺华1，王炳龙1，高强1(1. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 郑州大学环境与水利学院，河南郑州 450002)摘要：针对高速列车通过小跨度桥梁时列车活载对桥桩的影响分析来获得动力加载参数，进而对位于软粘土地层中的钻孔灌注桩进行了轴向循环荷载长期作用下的动力试验，测试和研究了循环荷载长期作用下桩的动位移幅值、桩顶沉降、桩身轴力、桩侧动摩阻力和单桩极限承载力等参数的发挥和变化情况。
试验结果表明：列车循环荷载长期作用下，灌注桩的桩身轴力发生了局部调整，砂性土层的桩侧摩阻力具有增强效应，淤泥质粘性土的桩侧摩阻力具有退化效应；列车循环荷载对软土地区单桩的承载能力和桩基的工后沉降影响甚微，但会使单桩竖向刚度降低。
关键词：土力学；桥梁工程；高速铁路；钻孔灌注桩；循环荷载；动力试验；软土中图分类号：TU 473.1 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)13–2362–07DYNAMIC BEHA VIORS OF PILE FOUNDATION OF HIGH-SPEEDRAILWAY BRIDGE UNDER LONG-TERM CYCLIC LOADINGIN SOFT SOILYANG Long-cai1，GUO Qing-hai1，2，ZHOU Shun-hua1，WANG Bing-long1，GAO Qiang1(1. Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education，Tongji University，Shanghai200092，China；2. School of Environment and Water Conservancy，Zhengzhou University，Zhengzhou450002，China)Abstract：Parameters of dynamic test are obtained from the analysis of pile foundation of small-span bridge for high-speed railway；and these parameters have been used in dynamic tests on bored piles in soft soil. Research is accomplished on amplitude of dynamic displacement，settlement at top of pile，axial force distribution of pile shaft，dynamic side resistance，axial stiffness of single pile and bearing capacity of piles under long-term cyclic loading. With the increasing of cyclic loading times，the results indicate that：(1) shaft force distribution of bored pile is different from that of original cases under long-term cyclic loading；and this difference mainly concentrates on top of 1/3 pile length；(2) enhancing effect of dynamic side resistance and degradation effect of dynamic side resistance are obtained in sand soil；(3) ultimate bearing capacity of single pile changes very small under the testing conditions；and (4) cyclic loading can induce decreasing of axial stiffness of single pile.Key words：soil mechanics；bridge engineering；high-speed railway；bored pile；cyclic loading；dynamic test；soft soil收稿日期：2004–03–22；修回日期：2004–05–12基金项目：铁道部科技发展计划项目(99G28)作者简介：杨龙才(1971–)，男，博士，1993年毕业于上海铁道学院铁道工程专业，现任工程师，主要从事地基处理和深基础方面的教学与研究工作。
温度荷载作用下纵连板式无砟轨道台后锚固结构受力变形特性
温度荷载作用下纵连板式无砟轨道台后锚固结构受力变形特性纵连板式无砟轨道修建过程中，会在路桥过渡段设置由摩擦板、端刺及过渡板组成的台后锚固结构。
台后锚固结构承受桥梁轨道结构传递的纵向荷载，实现轨道结构的连续铺设和路桥刚度的过渡，该结构相继在京津城际、京沪、沪杭等高铁线路中应用［1-3］。
然而，运营期锚固结构承受由于气候变化产生的极端温度荷载，导致端刺、摩擦板与路基填料间脱空、离缝［4］，甚至出现轨道板上拱变形，影响轨道结构的稳定性和线路的平顺性，给高速列车安全运行带来巨大威胁。
回想高一时的我，不思进取，迷茫困顿，要别人狠狠皱着眉头思索才能想起来是谁，是男生中晦涩隐秘的存在。
我的高中生活漫长又无望，唯一的乐趣，就是和同桌沐子合资在班上开的“小卖部”。
说直白些，也就是两个牛皮纸箱，里面塞满了我们淘来的辣条、卤蛋、泡面等零食，出售给大家赚取差价。
台后锚固结构依据端刺结构可分为倒T 型和Ⅱ型2 种，国内外学者采用模型试验、理论分析和数值仿真等方法对台后锚固结构的力学行为进行了大量研究。
姜子清等［5］研究表明带肋摩擦板可有效增加锚固结构的纵向刚度，减小荷载作用下倒T型端刺的纵向位移；董亮等［6］对比分析了倒T型和Ⅱ型端刺结构在温度荷载和制动力作用下的受力变形特征，提出工程使用建议；魏强等［7］采用非线性弹簧描述土体与端刺结构之间的相互作用关系，从结构变形、周围土压力等方面提出了端刺结构优化方法；贺欣等［8］基于等效线性的原理，构建了倒T 型端刺的动力学分析模型，并进行端刺结构低动力优化设计；梅大鹏等［9］基于“m”法，以非线性弹簧表征土体与端刺结构之间的相互作用，分析了端刺结构对无缝线路力学行为的影响，提出了短路基端刺结构的加强方案；赵磊等［10］对温度荷载作用下的无砟轨道整体纵向力传递规律及锚固结构的力学行为进行分析，发现主端刺位置应力较大，并且其上轨道板与底座板会产生差异变形。
已有研究成果主要关注锚固结构在纵向力作用下的力学行为，对考虑温度荷载、填筑土体性能劣化等因素作用下的锚固结构力学特性研究尚不充分。
循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究
循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究摘要:为了研究循环荷载作用下高速铁路花岗岩全风化物改良土路基的累积塑性变形特性，引入路基变形的弹塑性循环蠕变模型，进行了有限元分析并与现场试验实测值对比。
研究结果表明：循环蠕变模型可以较好地模拟路基的累积塑性变形；在200万次的循环动载作用下，花岗岩全风化物改良土路基的累积塑性变形很小，所以花岗岩全风化物经过改良以后可以用作高速铁路的路基填料，从而可以解决工程中常常遇到的弃方、借土、占地和生态、环保等方面的难题。
关键词：循环动载；累积塑性变形；循环蠕变模型；有限元分析中图分类号：文献标志码：A 文章编号：1672-7029(2010)01- Numerical simulation and experimental research on accumulative plastic deformation of improved soil roadbed under cyclic dynamic loadsDENG Tian-tian，WU Bin，ZHOU Yuan-heng(School of Civil & Architecture Engineering.Central S outh U niversity, Changsha 410075, China) Abstract:In order to study at the characteristics of accumulative plastic deformation of roadbed filled with completely weathered granite improved soil under cyclic loads, the elasti c-plastic cyclic creep model of roadbed deformation was introduced, the results with the data of field test were analyzed and compared, and it proves that The cyclic creep model could be used to simulate the accumulative plastic deformation of roadbed well.The plastic deformation of roadbed filled with improved soil under 2 million times of the cyclic loads is small and completely weathered granite improved soil can be served as the filling of high-speed ,rail way roadbed.Key words: cyclic loads; accumulative plastic deformation;cyclic creep model; finite element s analysis花岗岩在我国华东、华南和中南地区分布广泛，风化层深厚。
列车循环荷载作用下高速铁路路基累积变形预测方法
第43卷第6期2010年6月土 木 工 程 学 报C H I NA CI V I L ENG I NEER I NG J OURNALV o.l 43J un . N o .62010基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2005G027)作者简介:董亮,博士,助理研究员收稿日期:2008 12 17列车循环荷载作用下高速铁路路基累积变形预测方法董 亮1蔡德钩1叶阳升1张千里1赵成刚2(1.中国铁道科学研究院,北京100081;2.北京交通大学,北京100044)摘要:随着高速铁路的兴建,对土质路基在循环荷载作用下的累积变形和破坏的研究越来越显得重要。
基于三维有限元轨道/路基动力系统模型,计算得到列车动荷载作用下路基沿深度分布的动偏应力,然后结合L i D.Q.和Seli g 提出的路基土累积塑性应变模型来预测长期列车循环荷载作用下土质路基的累积变形。
根据现场动载试验段的土性参数和试验条件下路基沿深度方向的动偏应力进行累积变形预测,预测结果与激振试验结果基本相符,从而验证了预测模型参数选择的有效性。
然后对高速铁路无砟轨道路基进行累积变形预测,为建立无砟轨道路基累积变形的计算方法提供参考。
关键词:高速铁路路基;累积变形;有砟/无砟轨道;动偏应力;多源一致黏弹性人工边界中图分类号:U 213.1+1 文献标识码:A 文章编号:1000 131X (2010)06 0100 09A m ethod for predicti ng the cu mulative defor mati on of hi gh speedra il w ay subgrades under cyclic trai n loadsD ong L iang 1Cai Degou 1Ye Yangsheng 1Zhang Q i a nli 1Zhao Chenggang2(1.China Acade my o fRail w ay Sciences ,Be iji n g 100081,Chi n a ;2.Beiji n g Jiaotong Uni v ersit y ,Beijing 100044,China)A bstract :The ana l y sis o f subgrade cum ulati v e defor m ation under repeated m oving loads on h i g h speed ra il w ays is o f thegreat i m portance .The 3 D consistent viscous spr i n g artific i a l boundar i e s and v iscous spri n g boundary ele m ents are intr oduced i n the AB AQUS soft w are to m ode l so il v i b rations due to high speed trains on ba llast/ballastless track /subg rade .The distri b u ti o n of subgrade dyna m ic dev iatory stress is obta i n ed .A m ethod is deve l o ped for deter m i n i n g the para m eters o f the predictive m ode l presented by L i D .Q.and Selig .E .T f o r subgrade cumu lative stra i n ,wh ich takes into account o f the infl u ence of the nu m ber of l o ad cyc les ,stress state ,soil type and physica l state .F ield m easured data and t h e si m u l a ti o n resu lts are i n good agree m en.t K eywords :high speed rail w ay subgrade ;cumu lative defor m ati o n ;ballast/ba llastless track ;dyna m ic dev iatory stress ;mu lti source consistent v iscous spri n g artific ial boundary E m ai:l dong l 123@163.co m引 言无砟轨道对下部基础的沉降和差异沉降提出了严格的要求[1],明确规定路基工后沉降量不大于15mm 。
循环动荷载作用下路基变形研究
循环动荷载作用下路基变形研究循环动荷载作用下路基变形研究随着交通网络的不断发展和交通运输的不断加快，公路、铁路等交通基础设施的建设和改造越来越受到重视。
而公路或铁路的安全和舒适性，很大程度上取决于其所在的路基的稳定性。
路基稳定性受到很多因素的影响，其中循环动荷载是一种重要的因素。
本文将探讨在循环动荷载作用下路基的变形情况。
1. 循环动荷载的概念循环荷载是指来自行驶车辆的反复作用于路面或路基上的荷载，这种荷载具有周期性和重复性。
循环荷载的作用与时域和频域有关，即循环荷载既受到荷载的大小和作用时间的影响，也受到荷载的频率的影响。
2. 路基变形机理循环荷载对路基的影响主要表现在路基的变形和变形后的恢复。
路基变形与循环荷载作用的次数、大小、类型、路基结构系统的特性等相关因素有关。
路基变形机理一般可分为以下几个方面：（1）疲劳变形：循环荷载反复地作用于路基，使路基内部的土体受到低周应力的反复作用，在应力集中处会造成塑性变形，形成新的微观结构，导致路基的积累性应变。
（2）塑性变形：循环荷载造成土体内部应力状态的变化，若路基的土体出现超过了其稳定状态的限度，则会出现塑性变形，从而采取新的微观稳定状态。
（3）弹性变形：循环荷载对路基的弹性变形可粗略视为复合加载下的弹性变形，并可用线弹性理论和路基结构系统在多个剪应力水平下的相互作用分析。
3. 循环荷载对路基变形的影响循环荷载对路基的变形速率及幅度有显著的影响，主要表现在以下几个方面：（1）循环荷载会增大路基结构系统的动态变形；（2）当荷载幅值大于路基最大强度时，在较短时间内会对路基形成显著的塑性变形；（3）循环荷载在路基中产生的塑性变形，在后续负荷作用下造成大量积累性应变，从而加剧路基变形的程度和速率；（4）循环荷载会通过引起路基结构系统的动态响应来影响其稳定性。
4. 路基变形控制措施为了保证路基的稳定性，在工程实践中采取了一系列变形控制措施：（1）采用高强度基材料；（2）采用高吸附剂量的基表层；（3）合理选择路基厚度；（4）采用合理的路基结构设计；（5）采用合理的路基维修与管理。
循环荷载作用下高速公路路基结构沉降变形控制技术
SURVEYING专题论述循环荷载作用下高速公路路基结构沉降变形控制技术张彩（中交四公局第二工程有限公司，北京 101149）［摘要］为了确保高速公路路基结构沉降变形控制效果，提高公路行车安全，在考虑车辆循环荷载作用的情况下，研究高速公路路基结构沉降变形控制技术。
从基床、填料、过渡段以及防护支挡等方面，构建高速公路路基结构模型。
在该结构模型下，考虑循环荷载作用，分析路基沉降变形机理，并计算路基结构变形量。
结合变形量计算结果，判断是否需要采取控制措施。
设置路基结构沉降变形的控制指标，通过安装沉降变形监测设备、选择路基施工材料、弱挤土桩加设与施工等措施，完成指标控制，实现高速公路路基结构沉降变形控制。
通过实验测试结果表明，所提设计控制技术的路基结构沉降与变形量分别下降了2.14mm和1.02mm，且路基沉降的均匀度较高，确保了高速公路路基结构沉降变形控制效果，提高了公路行车安全。
［关键词］循环荷载作用；高速公路路基；路基结构；沉降变形控制［中图分类号］TU433 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2022）02-0086-06Control technology of settlement and deformation of expressway subgradestructure under cyclic loadZHANG Cai路基指的是根据位置路线以及技术要求修建的带状结构，路基具有根据高速公路填挖高度和地形不同而不同的横断面［1］。
高速公路路基从设计结构上看，可以分为基本体工程、路基防护和加固工程、路基支挡工程等部分。
然而由于高速公路需要长期支撑车辆的运行，因此在车辆的动态荷载作用下，高速公路路基结构会发生变形［2］。
路基结构变形除了弯曲变形外，还包括沉降变形，也就是地基表面下沉变形［3］。
如果公路路基产生过大的沉降，特别是沉降不均匀，导致路面倾斜，产生裂缝等，不仅影响公路的正常施工，而且还会给公路行车带来安全威胁。
循环荷载频率和幅值对有砟道床动力行为的影响
Vol. 39 Ne. 7 2020
循环荷载频率和幅值对有昨道床动力行为的影响
崔旭浩，肖宏，金锋
（北京交通大学轨道工程北京市重点实验室，北京100044）
扌商 要：为研究有酢道床在长期反复列车荷载作用下的动态响应及劣化规律,利用离散元分析软件PFC并考虑
频率和幅值均会增加道酢的摩擦耗能，在荷载作用初期,道酢的摩擦耗能有一个突增过程;动荷载的幅值对道酢的破碎行
为占主导因素，荷载幅值较低时道酢稳定在较低破碎水平，荷载幅值较高时道酢破碎现象加剧并受荷载频率影响，此时荷
载频率越高道酢破碎越严重。
关键词：有酢道床；循环荷载；频率；幅值；动力行为；离散单元法
中图分类号：U213.7
文献标志码：A
DOI ： 10. 13465/j. ski. jvs. 2020. 07. 017
Effects of cyclic loading frequency and amplithde on dynamic behavior of ballast beS X%hao，XIAO Hong，JIN *eng
基金项目：国家自然科学基金（51578055） 收稿日期：2018-11-15 修改稿收到日期：2019-01 -22 第一作者崔旭浩男,博士生,1994年生 通信作者肖宏男，博士，教授,1978年生
开展荷载频率和幅值对有祚道床动力行为影响的系统 研究。
针对有祚道床力学特性,国内外学者已开展了大 量的研究工作。在试验研究方面,Anderson等［1］通过 开展动三轴试验，对鼓入碎石层后道祚集料的力学行 为进行了研究。Al-Saoudi等*2+开展了室内道祚箱试 验，对循环荷载作用下有祚道床的变形及劣化情况进 行了研究% Indraratnv等⑶开展了动三轴试验，并通过 改变荷载频率模拟实际中不同速度列车荷载,结果表 明有祚道床的永久变形随着荷载频率和加载次数的增 加而增大％华斌⑷开展了有祚道床室内足尺模型试
列车荷载对高速铁路路基沉降的影响
列车荷载对高速铁路路基沉降的影响袁琮晖【摘要】In order to research on the sub-grade deformation characteristics of train load under different speeds,this paper established finite difference model,referenced of irregularity management standards,with the exciting force function simulated the train load,using FLAC3D com-parative analyzed the sub-grade deformation characteristics under different speeds,the results showed that:the railway sub-grade dynamic settle-ment increased with the increase of train speed,the max subsidence area of train running to sub-grade in the center line of sub-grade surface.%为了研究在不同速度的列车荷载下路基的变形特征，建立了有限差分模型，参照不平顺管理标准，用激振力函数模拟列车荷载，运用FLAC3D对比分析了不同车速下的路基变形特征，结果表明：铁路路基动态沉降随着列车速度的提升而有所增大，列车运行时路基的最大沉降区域在路基表层的中心线处。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)016【总页数】3页(P163-164,165)【关键词】列车动载;沉降变形;数值模拟【作者】袁琮晖【作者单位】华东交通大学，江西南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】U416.1高速铁路路基作为轨道的基础，不但承受线路上部的结构重量，并且还受到列车动荷载的作用，前者属于静荷载，大小取决于上部轨道结构形式，后者是随轮轴移动、重复变化的应力，大小与列车轴重、车辆类型、行车速度等有关。
动静荷载分离思路下高铁基床累积变形计算方法
动静荷载分离思路下高铁基床累积变形计算方法商拥辉; 徐林荣; 陈钊锋【期刊名称】《《铁道标准设计》》【年(卷),期】2019(063)010【总页数】6页(P22-27)【关键词】高速铁路; 铁路路基; 列车动载; 累积变形; 推算与估算【作者】商拥辉; 徐林荣; 陈钊锋【作者单位】黄淮学院建筑工程学院河南驻马店463000; 中南大学土木工程学院长沙410075; 高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075【正文语种】中文【中图分类】U213.1引言实现长期循环荷载作用下基床结构累积变形有效控制是建造高铁技术难点之一[1-2]，各国对发展高铁非常重视，相应制定了各自控制标准。
例如：日本规定路基面动变形小于2.5 mm[3]；德国荷载引起沉降限值为5 mm[4]；中国高铁动载引起路基基床变形以≤3.5 mm为控制条件[5]。
标准无法反映累积变形随时间与空间变化规律。
Seed[6]、Barksdale[7]、Gidel[8]等分别对黏性土累积变形进行了研究，并建立了简化经验公式；王建华[9]、蔡英[10]、陈云敏[11]、钟辉虹[12]及黄茂松等[13]提出了能够兼顾考虑加载次数、频率和波形、应力水平及超固结比等影响因素的软土累积变形经验公式。
高铁路基核心基床采用A、B组填料，承担动应力幅值与加载频率与一般干线有别，邓国栋[14]、梅慧浩[15]等借助TAJ-2000大型动三轴试验仪，提出了能够考虑频率、围压及应力路径等因素的粗颗粒填料的累积变形经验模型。
经验公式建立在诸多简化之上，且存在物理指标定义不明确、参数选取困难等问题。
随着“列车-轨道-基床”力学模型不断完善，部分学者借助数值模拟对高铁基床累积变形规律进行了探索。
孔祥辉等[16]总结了动应力沿路基深度逐渐减小，基床表层内衰减可达45%；边学成等[17]总结了列车动载作用100万次基床累积变形约2.3 mm；叶阳升等[18]总结了列车动载作用400万次基床累积变形1.4～2.8 mm。
循环荷载下地铁隧道累积变形的有限元法
循环荷载下地铁隧道累积变形的有限元法胡玉红;宫全美;周顺华;杨龙才【摘要】采用ABAQUS中静力蠕变计算模块模拟应变随振次的变化规律,将有限元软件与不排水累积变形经验公式相结合,计算佛山地区地铁列车循环荷载下不排水累积变形产生的沉降,提高了计算精度及计算效率.其中累积变形经验公式中的相关参数由佛山地区淤泥质软土的动三轴试验结果确定.并使用该方法对佛山轨道交通3号线某区间隧道在地铁列车长期荷载作用下的累积塑性变形进行了计算.结果表明:随深度增加,累积变形逐渐减小;佛山轨道交通3号线下卧淤泥质土层部分运营20年引起的累积塑性变形为36 mm,而运营1年引起的累积变形较大约为20 mm.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】累积变形;地铁隧道;循环荷载;显式算法;二次开发【作者】胡玉红;宫全美;周顺华;杨龙才【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海 201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TU43由于软土本身的含水量高、压缩性高、孔隙比大等特点，软土地区地铁运营均出现了不同程度的地基沉降及不均匀沉降。
地铁隧道的不均匀沉降会带来很多问题，比如会使隧道产生较大的弯曲变形，隧道接缝张开，加剧隧道的渗漏等等。
列车荷载长期作用引起的土体累计变形是影响地铁隧道长期沉降的重要因素；因此对于列车荷载作用引起的土体累积塑性变形的研究非常必要。
国内外学者对此也进行了大量研究，主要有两种方法：一种是需要考虑复杂的弹塑性本构模型的动力有限元法[1-2]，另一种即为基于经验拟合公式的实用简化方法。
前者的难点是对于荷载循环次数大时，计算量也相当大，工程上不实用；因此，大部分学者采用后者即基于经验拟合公式的简化方法。
车辆循环动载下高速铁路路基累积变形预测研究
车辆循环动载下高速铁路路基累积变形预测研究李正;徐磊;王卫东;杜香刚;余志武;刘鹏飞;曾志平【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2024(21)4【摘要】高速铁路路基在车辆荷载反复作用下不可避免地产生累积变形,影响铁路轨道-路基结构服役性能和车辆运行品质。
为探明高铁路基在循环车辆动载下的累积变形空间分布特性和长期发展规律,建立车致路基累积变形预测模型,其主要由2个子模块组成:1)基于多体动力学和有限单元法建立的高速铁路车辆-轨道-路基耦合时变动力学模型;2)基于建立的车辆-轨道-路基动力相互作用模型,引入路基累积变形预测模型,利用循环跳跃的方式预测不同车辆荷载累积次数下路基的累积变形及其空间分布规律。
2个模块的交互方面,在每次循环跳跃后,将路基累积变形空间映射至轨道,形成轨面附加几何不平顺,并同步更新迭代系统动力矩阵,建立了车致路基累积变形与系统动力响应之间的关联关系。
研究结果表明:本文提出的计算模型可较好地揭示路基土体累积变形在循环车辆动载下的演化规律;采用循环跳跃的方法可更为真实准确地预测路基的累积变形,其计算的路基累积变形最大值为2.6069 mm,而未采用循环跳跃方法计算出的累积变形最大值则为1.7 mm,低估了34.8%。
路基累积变形在前期发展较快,后期由于土体被不断夯实,累积变形的演化呈现减缓趋势,累积变形速率从1次加载0.035 mm减小到1次加载小于10^(-6)mm;在路基具有初始不均匀变形的区域内,路基累积变形的幅值大于路基没有初始不均匀变形的区域;路基的累积变形对系统的垂向动力响应的影响显著,动力响应表现为增大的趋势;对于系统的横向振动,累积变形的影响较小。
本文提出的方法和研究结果可为高速铁路路基不均匀累积变形控制和预测提供技术支撑。
【总页数】12页(P1445-1456)【作者】李正;徐磊;王卫东;杜香刚;余志武;刘鹏飞;曾志平【作者单位】中南大学土木工程学院;高速铁路建造技术国家工程研究中心;湖南铁院土木工程检测中心;中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所;石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U213.2【相关文献】1.循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究2.高铁列车动载作用下路基动力特性及累积变形规律研究3.反复湿化和动载作用下路基红黏土累积变形特性研究4.干湿循环和动载作用下粉砂土累积变形研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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绝大部分道砟试验的加载频率不超过５ Ｈｚ。对于 高速铁路而言，频率５ Ｈｚ以下的循环荷载只能反
映由车辆长度和车辆定矩引起的荷载通过频率，不
收稿日期：２０１６—０１—３０；修订日期：２０１６—１１—１５ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１５７８４６９）；国家自然科学基金高铁联合基金重点项目（Ｕ１２３４２０９）；国家“九七三”计划项目 （２０１３ＣＢ０３６２０５）；牵引动力国家重点实验室自主研究项目（２０１５ＴＰＬ＿Ｔ１２） 第一作者：张徐（１９８９一），男，安徽桐城人，博士研究生。Ｅ－ｍａｉｌ．．ｘｕｚｈａｎ９２０１３＠１２６．ｃｏｒｎ 通讯作者：赵春发（１９７３一），男，湖北仙桃人，研究员，博士。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｆｚｈａｏ＠ｓｗｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
万方数据
。
中望竺兰型兰——塑
循环次数的增加，道床的残余变形逐渐累积。 ３．１ 荷载频率对道床累积变形趋势的影响 图９分别给出了２种荷载幅值、５种荷载频率 条件下道床累积变形的模拟结果。由图９可以看 出，随着荷载循环次数增加，不同荷载工况下道床 累积变形都几乎线性增大；在２００次荷载循环过程 中，无论荷载幅值为５ ｋＮ还是１０ ｋＮ，荷载频率
Ｔｕｔｕｍｌｕｅｒ等［９］建立了道砟离散元模型，模拟分析
重复荷载作用下道床的累积变形；姜卫利等［１０］构
建道床离散元模型，计算了不同加载工况下散体道 床的应力分布，探讨了离散单元法在散体道床分析 方面的应用；徐呖等［１１］采用ＰＦＣ软件模拟分析脏
污对道砟直剪行为的影响；张徐等［１２］建立具有真 实几何外形的道砟颗粒离散元模型，研究了道砟静 态压碎行为及其破碎机理；赵春发等［１３］建立高速
ｓｏｎ等［５｜、季顺迎等［６］分别开展三轴试验或道砟箱 试验，研究了材质、围压及风沙等对道砟集料累积 变形的影响，试验中循环荷载频率基本固定不变，
取值不超过３ Ｈｚ。Ａ１一Ｓａｏｕｄｉ和ＨａｓｓａｎＬ７Ｊ开展道
砟箱试验，研究了荷载频率为３ Ｈｚ、幅值为１０～
４０
ｋＮ时道砟集料的累积变形，结果表明道砟集料
轨枕底面宽度为０．３２ ｍ，道砟密度为２
８１０ ｋｇ・
ｍ～，初始孔隙比为０．６０，模型中道砟的粒径级配
如图３所示，符合我国铁路特级道砟级配要求。建
立的道床三维离散元模型如图４所示。表１列出了
万方数据
第１期
循环荷载频率对高速铁路有砟道床累积变形行为的影响
道床离散元模型的主要参数值。
１００
计算结果的可靠性，在西南交通大学轨道交通实验
道砟的力学行为及其累积变形规律，但目前的相关 研究工作还很少考虑到荷载作用频率的影响。
基于以上研究背景，本文建立高速铁路有砟道 床的三维离散元模型，在轨枕上施加循环简谐荷
载，数值模拟道床的细观和宏观力学行为及累积变 形，并与室内实尺模型试验结果进行对比验证。在
此基础上，进一步分析比较不同频率、不同幅值循
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４６３２．２０１７．０１．０１
２１世纪以来，我国铁路高速化发展迅猛，列 车运行速度大幅提升，导致轨道结构承受的列车动 荷载幅值和频率增大，有砟道床的累积变形及不均
匀沉降速率加快［１。２］。道床不均匀沉降不仅恶化轨 道几何不平顺，增强了轮轨动力作用，而且两者还 形成恶性循环，严重影响列车运行的安全性和乘坐
高速铁路有砟轨道实尺模型横截面示意图（单位：ｍ）
值一№∞
堕糍茏¨嚣艨
强；ｏ临
在模型的轨枕质心处施加垂向循环简谐荷载，
模拟分析有砟道床在枕上动压力作用下的累积变形 行为。简谐荷载的幅值由实际线路上钢轨支点压力
图６
有砟轨道实尺模型累积变形试验现场图
试验按以下３种工况施加循环简谐荷载，即频
率为１ Ｈｚ、左右作动器总荷载幅值分别为２００
ｋＮ
和模型中轨枕长度近似换算得到。参考京津城际铁
路无砟轨道试验结果，多种工况下钢轨支点压力的
（试验工况１）和４００ ｋＮ（试验工况２）以及频率
为４ Ｈｚ、幅值为２００ ｋＮ（试验工况３）。测试了加 载框支承底座正下方轨枕的垂向位移响应，获得了
平均值为２４．４～４６．３ ｋＮ。假定总长２．６ ｍ轨枕的
为特征。因此，近年来已有学者将离散单元法引入
１），利用离散元分析软件ＰＦＣ中相互重叠的球形 单元逼近道砟真实几何形态，构建如图２所示的道
砟颗粒模型。
到铁路道砟的力学行为研究，试图通过将离散元数 值模拟与试验研究相结合，从细观和宏观层面上更
全面地揭示道砟的力学行为。Ｉｎｄｒａｒａｔｎａ等［８］、
钢１
道砟颗粒ｉ维几何形态激光扫描
架固定轴距分别为１７．５，７．５和２．５ ｍ；当列车运
行速度为２５０ ｋｍ・ｈ．１时，与以上车辆特征长度对 应的荷载通过频率分别为２．８，４．０，９．３和２７．８
Ｈｚ；高速铁路轮轨动力作用的模拟和试验研究表 明，这些特征频率及其倍频成分均十分显著［１］。可 见，高速铁路有砟道床实际上承受了ｏ～３０ Ｈｚ频 率的循环荷载作用，但国内外已有的室内试验研究 基本上没有考虑５ Ｈｚ频率以上循环荷载的影响， 故早期的道砟试验研究结果并不一定完全适用于高 速铁路有砟道床累积变形的分析与预测。 道床是人工堆积的散粒体结构，试验研究能获 得其宏观力学性能和累积变形规律，但很难获得道 砟颗粒之间接触、移动、碰撞、磨损等细观力学行
是，由于室内试验所使用的液压加载设备的限制，
国内外学者很早就对有砟道床的性能劣化和累 积变形进行了试验研究，主要包括三轴试验、道砟 箱试验、室内模型试验以及铁路现场试验。Ａｕｒ— ｓｕｄｋｉｊ等［３３比较了循环荷载频率为４ Ｈｚ的三轴试
验结果与频率为３ Ｈｚ的有砟道床模型试验结果， 指出当围压为３０ ｋＰａ时，三轴试验的轴向累积变 形与道床模型试验的结果接近。王红［４］、Ａｎｄｅｒ—
在加载框与上方反力架之间垂向安装２个液压伺服
作动器，施加幅值、频率和相位均相同的循环简谐
荷载。图６为高速铁路有砟轨道实尺模型试验现 场图。
枕 砟 界
图４道床三维离散元模型（单位：ｒｎｍ） 图５ 表１道床离散元模型参数
参数名称 道砟密度／（ｋｇ・ｍ＿３） 轨枕密度／（ｋｇ・ｍ－３） 道砟颗粒法向接触刚度／（ＭＮ・ｎｘ＿１） 道砟颗粒切向接触刚度／（ＭＮ・ｍ＿１） 道砟颗粒与侧面边界法向接触刚度／（ＭＮ・ｒｆｌ＿１） 道砟颗粒与底面边界法向接触刚度／（ＭＮ・ｍ＿１） 道砟颗粒接触摩擦系数 道砟颗粒接触法向阻尼比 道砟颗粒接触切向阻尼比
万方数据
中国铁道科学
第３８卷
能反映由轴距引起的１０ Ｈｚ以上的荷载通过频率。 例如，我国ＣＲＨ：型动车组的车辆长度约为２５
ｍ，
有砟道床离散元模型
碎石道砟不规则的几何形状对其力学行为有直
接的影响。为了真实模拟道砟颗粒的几何形态，运 用三维激光扫描仪获取道砟样本的几何边界（见图
车辆定矩、前后两节车的相邻转向架中心距和转向
舒适性，也增加了线路养护维修成本。因此，掌握 高速运营条件下有砟道床累积变形的规律，为高速 铁路有砟道床设计、养护与维修提供理论指导，有 必要开展荷载频率和幅值对道床累积变形行为影响
的研究。
的累积变形随荷载幅值增大而增加。Ｉｎｄｒａｒａｔｎａ 等［８３通过三轴试验研究了循环荷载频率为１０～４０ Ｈｚ时道砟的轴向累积变形，指出道砟轴向累积变 形随加载频率增加而增大。Ｔｕｔｕｍｌｕｅｒ等［９］在美国 ＦＡＳＴ环形试验线上开展了重载铁路有砟道床累积 变形和道砟劣化的试验研究，并与离散元数值模拟 结果进行了对比分析。上述道砟试验研究工作为各 国铁路有砟道床的设计与维护提供了有益参考。但
为５，１０和１５ Ｈｚ时道床的累积变形曲线基本重
环简谐荷载。枕上压力幅值按轮轨力的３４％取值， 作动器总荷载幅值为２００和４００ ｋＮ，换算得到模 型荷载幅值分别为３．９和７・９ ｋＮ。 图７给出了试验和离散元模拟的道床累积变形 结果。由图１可以看出，３种工况下模拟计算得到 的道床累积变形幅值和变化趋势均与试验结果较为 吻合，说明本文建立的离散元模型能较为准确地模 拟高速铁路有砟道床的累积变形规律，计算结果基
荷载循环次数
作用，频率为５～２０Ｈｚ工况下的道床累积变形均
为０．０７ ｍｍ左右；当荷载幅值固定为１０ ｋＮ、频
图７道床累积变形的离散元模拟与试验结果对比
３循环荷载频率对道床累积变形行为 的影响分析
为了研究循环荷载的频率和幅值对有砟道床累 积变形的影响，采用经过试验验证的有砟道床离散 元模型，计算了荷载频率分别为５，１０，１５，２０和 Ｈｚ，荷载幅值分别为５和１０ ｋＮ，共１０种荷载 工况下的道床累积变形。由于加载过程中轨枕底面
本可靠。
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合；但是，当荷载频率高于１５ Ｈｚ后，道床的累积 变形规律发生了明显变化，当荷载幅值固定为５ ｋＮ、频率为２０ Ｈｚ时，道床的初期累积变形甚至 小于频率为５，１０和１５ Ｈｚ时；随着荷载循环次数 增加，频率为２０ Ｈｚ与频率为５，１０和１５ Ｈｚ时的 道床累积变形差异逐渐减小，荷载循环次数超过 １６０次后，频率为２０ Ｈｚ与频率为５，１０和１５ Ｈｚ 时的道床累积变形非常接近，经过２００次循环荷载
计算效率很低，因此，本文离散元模型的宽度取为
０．３
ｍ，纵向长度取为０．６ ｍ，道床厚度按照高速
环荷载作用下道床的累积变形及其增长速率，给出 道床累积变形随荷载频率的变化规律；通过统计分 析道砟颗粒的接触滑动与转动程度，探讨荷载频率
对道床累积变形影响的细观机理。
铁路设计规范设为０．３５ ｍ。同样，按规范要求取
室开展了循环简谐荷载作用下有砟道床的累积变形
８０ 鬟
试验。室内有砟轨道１：１实尺模型按照我国高速 铁路设计规范和施工标准设计建造，铺设特级道
砟，Ⅲ型混凝土轨枕，道床厚度０．３５ ｍ，基床表 层厚度０．７ ｍ，如图５所示。在试验模型的钢轨上