列车荷载下巴准重载铁路高路堤路基累积变形研究_惠舒清

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列车荷载下巴准重载铁路高路堤路基累积变形研究
２ ２ ，耿 琳１，凌贤长１，李玉芳１，田 爽１，丁茂廷１， 惠舒清１，
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（ ） 哈尔滨工业大学土木工程学院 ，哈尔滨 １ 神华包神铁路有限责任公司 ，内蒙古 包头 ３ １． ５ ０ ０ ９ ０； ２． ６ １ ０ ０ ０ 摘要 ：针 对 巴准 重 载 铁 路 高 路堤典 型 断 面 ， 采 用 三维 非 线 性 有 限 元 与 经 验 公 式 相 结 合 的 方 法 ， 建 立 了 可 考 虑 列 车－ 轨道 动力 相 互 作 用的重 载 列 车 振 动 荷 载 引 起 的 高 路 堤 路 基 累 积 变 形 计 算 方 法 。 首 先 ， 基 于 列 车 －轨 道 垂 向 耦 合 动 力 系 统 理论 ， 建立 重 载 列 车 －轨道 动力 耦 合 体 系 数 值 模 型 ， 并 实 施 重 载 列 车 －轨 道 耦 合 系 统 动 力 分 析 ； 其 次， 建立轨 枕 －道床 －路 基 －场 地 动力 系 统 的 三维 有 限元 模型 ， 并 输入 求 解 的 列 车 振 动 荷 载 作 为 外 部 激 励 ； 最 后， 采用 Ｌ ｉ和 Ｓ ｅ ｌ ｉ ｇ 推 荐 的 改 进土体 累积 变 形预测 模型 并 结 合 有 限元 分析结果 ， 分析了 未 加固 和应用土 工 格 栅 加 固 的 高 路 堤 路 基 累 积 变 形 的基 本 特征 与 规 律 。 发现 土 工 格栅 可 显 著减小 路 基的动力 累积 变 形 作 用 。 关键词 ：累积变形 ；土工格栅 ；高路堤路基 ；经验公式 ；有限元分析 ；重载铁路 （ ） 中图分类号 ： ＴＵ ４ ７ ８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ２ １ ３ ２ ２ ０ １ ４ ０ ６ ０ ７ ０ ０ ０ ５ － － －
第６期
惠舒清等 ：列车荷载下巴准重载铁路高路堤路基累积变形研究
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６］ ， 将轨枕 和 道 于列车 －轨道垂向耦合动力系统理论 ［
引 言
巴准重载铁路位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊 金霍洛旗 、 准格尔旗 ， 连接包神铁路巴图塔站与大准 铁路点岱沟 站 ， 为 Ⅰ 级 双 线 电 气 化 铁 路， 设计车速 ／ 总长 １ ０ｋ ｍ ｈ， ３ ４． ４ ９ ７ｋ ｍ ８
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［ １］
床均简化为多质点体系 ， 建立重载列车 －轨道动力 耦 合体系数值模型 ， 见图 １。 列车 模 拟 为 由 多 节 车 体 、 转向架 、 轮对 、 二系弹簧和阻尼减振器组成的多自由 度振动系统 。 采用 ３ 层 弹 性 点 支 承 的 无 限 长 Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ 梁单元模拟轨道和 ３ 层质量 －弹簧 －阻尼器力学 元 件 构成的组合 模 型 ， 分 别 合 理 地 模 拟 轨 枕、 道床和路 基 。 车辆与轨道相 互 作 用 通 过 轮 轨 接 触 面 实 现 ， 并 通过赫兹非线性弹性接触理论确定轮轨垂向作用力
第３ ４ 卷第 ６ 期 ２ ０ １ ４年１ ２月
防 灾 减 灾 工 程 学 报
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； 收稿日期 ： 修回日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ４ ２ ０ ２ ０ １ ３ ０ ８ ０ ８ － － － － ） ） 、 “ 基金项目 ： 国家重点基础研究发展 （ 项目 （ 神农巴准重载铁路路 基 稳 定 性 评 价 与 病 害 控 制 技 术 研 ９ ７ ３ ２ ０ １ ２ Ｃ Ｂ ０ ２ ６ １ ０ ４ ） 究” 项目 （ 资助 Ｃ Ｓ Ｉ Ｅ １ ２ ０ ２ １ ２ ４ ３ ， ： ＿ 作者简介 ： 惠舒清 （ 男， 高级工程师 ， 博士研究生 。 主要从事铁路工程方面的研究 。Ｅｍ ｌ １ ９ ６ ８ ａ ｉ ｌ ｈ ｉ ｔ ６ ３． ｃ ｏ ｍ －） ＠１ ｇ ） ， ， ， 。 、 、 通讯作者 ： 凌贤长 （ 男 教授 博士 主要从事土动力学与岩土地震工程 冻土力学与冻土工程 地下岩土工程 、 １ ９ ６ ３ － ： ＿ 岩土工程减灾方面的研究 。Ｅｍ ａ ｉ ｌ ｘ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ａ ｎ ｌ ｉ ｎ ６ ３． ｎ ｅ ｔ ＠２ ｇ ｇ
（ ，Ｈ ； １． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｉ Ｔ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ９ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｇ ， ） ２． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｈ ｕ ａ Ｂ ａ ｏ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｃ ｏ ｍ ａ ｎ Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ３ ６ １ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ － ｙ ｐ ｙ