1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
一、研究背景及意义自20世纪60年代开始,我国开始在普速铁路隧道地段开展支承块式等多种形式无砟轨道的试验及应用;20世纪90年代,开始进行高速铁路无砟轨道的研究,经过秦沈、遂渝等无砟轨道试验段铺设及试验,形成了时速200 km级无砟轨道建造成套技术;21世纪初,通过引进消化吸收再创新,形成了CRTSⅠ型板式、CRTSⅡ型板式和双块式无砟轨道,并自主研发了CRTSⅢ型板式无砟轨道,在我国高速铁路建设中广泛应用[1]。
截止2019年底,我国铁路营业里程达13.9万公里,其中高速铁路里程将达3.5万公里,居世界第一位[2]。
传统的有砟轨道自诞生之日起,就显现出稳定性差的缺点,其原因在于碎石道床在列车荷载的长期作用下产生累积变形及道砟的磨损和粉化,随着铁路的不断发展,必须通过轨道结构的强化及频繁的养护维护工作来维持线路的高稳定性[3]。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
一、本课题要研究或解决的问题:本次毕业设计对京沪高速铁路路基段进行结构设计与检算,主要内容如下:1.列车荷载对无砟轨道静力学影响计算考虑钢轨、轨道板、底座板三层结构,基于多层点支撑模型计算列车荷载作用下CRTS III型无砟轨道静力学,包括:1)钢轨位移2)钢轨弯矩3)轨道板位移(包括沿轨道纵向和轨道横向的分布)4)轨道板弯矩(包括沿轨道纵向和轨道横向的分布)5)扣件力2.扣件失效对无砟轨道静力学影响计算基于多层点支撑模型计算列车荷载作用在存在扣件失效的CRTS III型无砟轨道时结构静力学,包括:1)钢轨位移2)钢轨弯矩3)轨道板位移(包括沿轨道纵向和轨道横向的分布)4)轨道板弯矩(包括沿轨道纵向和轨道横向的分布)5)扣件力3. 温度对无砟轨道静力学影响计算计算温度对钢轨和道床板两层结构受力的影响,包括:1)钢轨温度应力2)温度梯度作用效应影响下的轨道板弯矩4. 路基不均匀沉降对无砟轨道静力学影响计算计算余弦型路基不均匀沉降对轨道弯矩的影响,包括:1)路基不均匀沉降对钢轨弯矩的影响2)路基不均匀沉降对轨道板弯矩的影响5. 无砟轨道检算及配筋设计1)钢轨强度检算,考虑: ① 列车荷载影响 ② 钢轨温度应力 ③ 钢轨附加应力2)底座板配筋设计,包括: ① 轨道板承载能力极限状态 ② 配筋设计3)无缝线路检算,包括:① 钢轨断缝检算② 容许温降限值二、拟采用的研究手段(途径): 1.1. 列车荷载对无砟轨道静力学影响计算参考《客运专线无砟轨道设计理论与方法》3.3小节叠合梁理论计算模型,建立考虑钢轨和道床板的变形的纵向弯矩计算模型和横向弯矩计算模型。
其中,列车荷载考虑单节CRH2型动车组静荷载,钢轨、轨道板、底座均简化只考虑垂向变形的叠合梁,钢轨和轨道板通过离散点支撑的扣件连接,扣件简化为弹簧,轨道板和底座间的自密实混凝土简化为离散或连续弹簧,底座下方路基考虑为温克尔地基,采用离散路基弹簧模拟。
计算中考虑扣件失效的可能影响,拟将失效扣件简化为扣件刚度为0,考虑1~3个扣件连续失效的影响。
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