论文部分内容阅读
路基在动荷载作用下沉降的精确分析及计算是一个世界性难题，任何计算只是实际情况的粗略估计值，但高速铁路路基沉降分析是个需要迫切解决的重要课题，因此对路基沉降的定性分析就显得重要，本课题就是定性分析路基沉降与列车轴重、数量、运行速度之间的关系，为高速铁路路基设计建造及后期的养护维修工作提供参考。本课题的研究工作主要是在京沪高铁DK854+800路肩处设置沉降观测点，对该处的路基沉降进行观测，每隔一个月观测一次，时间长达半年之久。同时调查分析确定适合于本研究工作的路基模型及列车荷载计算方法，并对观测期内的列车种类、数量、运行速度进行统计分析。利用计算机软件Ansys进行分析，计算路基沉降值，与实际观测值进行比较，经多次试算，确定路基土的Maxwell粘弹性本构关系。将列车轴重、数量、运行速度转化为作用在路基模型上的荷载大小、荷载作用时间、荷载作用频率，通过Ansys计算机有限元分析软件，可以得出路基沉降与列车轴重、数量、运行速度之间的关系。本课题的具体研究工作如下：1.详细阐述了目前国内外相关研究成果，理清本课题的研究思路，把握本课题研究结果的合理性。2.对京沪高铁DK854+800处路基沉降进行长达半年的观测，每隔一个月观测一次沉降值，同时对观测期间的列车种类、数量、速度等资料进行调查分析。3.全面阐述本次试验的基本情况，试验点的设置及与高铁既有线路测量网的组网，试验时间的选择，试验方案的安排与实施，试验结果及试验结果的分析确认。4.详细介绍路基的各种计算模型及列车荷载的各种表示方法，确定适合于本课题研究的路基模型及列车荷载，对该处路基组成进行细致地分析，将路基看作为由同一种材料组成的，这种材料具有相同的物理力学性质，并对重要的力学参数进行重点分析。５.使用广义Maxwell粘弹性模型表示土体的本构关系，利用计算机有限元分析软件Ansys，计算路基沉降，将路基沉降的计算值与实际观测值进行对比，经过多次的试算，确定土体的粘弹性本构关系，对粘弹性路基模型顶面施加不同的列车荷载，求出不同的路基沉降值，最后得出“列车轴重是路基沉降的主要影响因素”的结论，这也是高速列车采用轻质高强材料降低列车轴重的原因之一。６.将列车数量转化为粘弹性路基模型上列车荷载作用时间，通过Ansys软件分析得到路基沉降与荷载作用时间的关系，近而得出“路基沉降与列车数量成正比例关系”的论断，这也是铁路工务部门必须安排定期维修的依据之一。7.同样将列车速度转化为路基模型上列车荷载作用频率，通过计算机有限元软件Ansys进行动力学分析，认为路基变形与荷载频率关系不大，得出结果是“路基沉降与列车速度没有关系”，这也是线路路基在列车的几次大提速中，没有大规模加固的理论基础。