120 km/h地铁减振垫浮置板动力学特性分析及减振垫刚度取值研究

目前,国内部分地铁设计速度已达120 km/ h,有必要针对该速度条件下的减振垫浮置板动力特性以及减振垫刚度取值等问题展开专门研究。基于有限元软件,建立车辆-轨道-隧道耦合动力学模型,可对120 km/ h 速度条件下地铁车辆、钢轨、减振垫浮置板,以及隧道结构等细部结构的动力学特性进行详细的研究。经计算和检算可知,在减振垫浮置板上运行120 km/ h 速度的地铁 A 型车,其各项动力学指标均满足动力学检算标准；同时计算结果表明,减振垫面刚度宜取0.01-0.02 N/ mm3.

中等减振梯形轨枕轨道结构关键设计参数

为研究中等减振梯形轨枕轨道的动力学特性,采用直接刚度法建立了车辆-梯形轨枕轨道-隧道垂向耦合动力学模型,分析了减振垫垂向静刚度和梯形轨枕厚度对钢轨、轨枕和隧道动力响应的影响。结果表明:当减振垫静刚度在15~30 kN/mm时,减振效果均达到了中等减振要求,梯形轨枕减振垫的垂向静刚度可以根据环境敏感点的具体振动超标量进行选取;与普通整体道床相比,当梯形轨枕的板中减振垫垂向静刚度为25 kN/mm时,梯形轨枕在40 Hz以上的频率范围具有较好的减振效果;增加梯形轨枕厚度可以降低钢轨和轨枕的垂向位移,并通过增加参振质量的方式提高减振性能;当梯形轨枕厚度从0.15 m增至0.35 m时,钢轨垂向位移、轨枕垂向位移和隧道垂向加速度减小幅度达7.73%、和6.82%和18.18%;中等减振梯形轨枕轨道与普通整体道床衔接时,需要在梯形轨枕铺设段设置3块5.8 m过渡梯形轨枕,过渡梯形轨枕的减振垫静刚度应优先按照三级刚度过渡方案进行选取。

浮置板轨道减振垫的刚度测试与评价

为了科学测试与评价浮置板轨道减振垫刚度,为浮置板轨道静动力学特性分析提供准确的计算参数,通过有限元仿真计算减振垫测试样品的荷载施加范围,应用配备温度箱的力学试验机并结合温频等效原理测试了减振垫静刚度以及5.0、10.0、20.0、30.0 Hz频率下的动刚度;在得到减振垫准确力学参数的基础上,对比分析了采用传统4.0 Hz参数与真实频变参数对浮置板轨道固有频率以及导纳特性的影响.研究结果表明:浮置板轨道变形、静力学分析以及底座板弯曲变形应分别采用3种不同荷载范围下的静刚度;浮置板轨道调谐频率,安全性以及减振效果应分别采用3种不同预压条件下的动刚度;无(有)车载条件下聚氨酯减振垫4.0 Hz参数得到的浮置板固有频率为27.0 Hz(15.5 Hz),而考虑频变刚度的真实固有频率为31.5 Hz(18.3 Hz);采用4.0 Hz减振垫参数分析浮置板振动传递特性将会低估浮置板轨道固有频率,高估隔振频带及隔振效果;当采用浮置板轨道真实一阶固有频率对应的减振垫参数,其导纳计算结果与考虑减振垫真实频变特性基本一致.

高速列车对综合交通枢纽中地下车站结构振动的影响

以济南遥墙综合交通枢纽为工程案例,依托CRTSⅢ型板式无砟轨道建立车辆-轨道-车站结构振动耦合模型,利用时频域分析方法,分析了不同列车通过速度下轨道与车站结构间振动传递特征、不同减振垫层刚度下车站结构顶板振动响应特征和减振效果。结果表明:列车通过速度80 km/h时,钢轨、轨道板、车站结构侧壁、车站结构顶板振动加速度绝对值依次减小,车站结构顶板振动加速度级峰值出现在100 Hz;车站结构侧壁和顶板的分频最大振级、最大Z振级均随列车通过速度增加而增大,并且最大Z振级的增幅大于分频最大振级;不同列车通过速度下车站结构侧壁的分频最大振级和最大Z振级均大于顶板;降低减振垫层刚度可有效减小车站结构顶板最大Z振级;列车以不同速度通过各股道时可通过采用不同减振垫层刚度的轨道结构达到同等减振效果。

聚氨酯减振浮置板轨道结构减振参数研究

为了更好地进行聚氨酯减振浮置板轨道结构的选型设计,建立车辆-轨道系统动力分析模型,研究轨道板厚度、扣件刚度、减振垫刚度对聚氨酯减振浮置板轨道结构动力响应的影响。结果表明:轨道板厚度增大会导致钢轨加速度相应增大,而钢轨位移、轨道板加速度、基底加速度显著减小;扣件刚度减小会导致钢轨垂向位移增大,而钢轨、轨道板、基底加速度不同程度减小;减振垫刚度增大会导致钢轨垂向位移、垂向加速度减小,而轨道板、基底垂向加速度平稳增大。结合工程实际,建议轨道板厚度取260~300 mm,扣件刚度取20~40 kN/mm,减振垫刚度取0.02~0.03 MPa/mm。

城际铁路橡胶浮置板轨道动力特性理论试验研究

城际铁路沿线振动敏感区段多、减振要求较高,橡胶浮置板轨道以其良好的减振性能得到了广泛应用。为研究橡胶浮置板轨道结构动力学特性及其影响因素,建立车辆-橡胶浮置板轨道动力学模型,并开展室内落轴冲击试验,分别从理论与试验角度对橡胶浮置板轨道动力特性进行研究。主要结论如下:(1)橡胶浮置板轨道能够保证城际铁路平顺性要求,轨道结构位移、振动加速度等指标均满足标准要求;(2)城际铁路轨道振动基频在64 Hz附近,橡胶垫刚度越小,振动控制效果越好,刚度建议取0.019~0.042 N/mm^(3);(3)底座振动随车速呈线性增大,设计速度的提高对1~8 Hz及80 Hz以上振动有明显放大作用;(4)通过落轴试验证明,橡胶浮置板轨道在32~100 Hz频段内具有良好减振效果,可减小底座振动8 dB。

桥上减振式无砟轨道动力特性及减振效果研究

通过在无砟轨道道床板下设置弹性橡胶垫层,可为轨道提供一定弹性,有利于减振.针对弹性橡胶垫层减振式无砟轨道,建立高速车辆-无砟轨道-桥梁空间耦合动力学模型,分析计算铺设橡胶减振垫层对列车荷载下无砟轨道结构和桥梁动力特性的影响,并探讨橡胶减振垫层的合理面刚度.研究发现:减振式无砟轨道更有利于行车的安全性和平稳性;采用减振式无砟轨道后,轨道结构整体刚度降低且弹性提高,轨道板与钢轨协同作用,加快振动耗散;梁体和桥墩的动力响应明显减小,桥墩最大减振量为16 dB,发生于200 Hz中心频率处;从控制轨道结构位移、降低减振垫压缩变形量、保证减振效果等角度综合考虑,建议减振垫面刚度取0.1~0.2 N/mm3.

新型井字式无砟轨道结构力学特性研究

既有城市轨道交通线路无砟轨道铺设时存在着定位不便,轨道几何形位难以调整,且质量较大,施工困难等问题。考虑到传统无砟轨道板中部受力较小,为了体现经济性,提出一种新型井字式无砟轨道结构,通过凸出型横梁设计以确保铺设时的定位,并提高轨道几何形位保持能力。基于有限元方法分析了井字式无砟轨道在无减振垫(普通地段)以及有减振垫(减振地段)的力学特性,对其力学适应性进行了研究。轨道结构位移和应力均满足列车的行车安全性和轨道结构耐久性要求;布设减振垫后,轨道板整体的应力与位移都有所上升;轨道板和自密实混凝土拉应力随减振垫刚度增大而减小;随着轨道板厚度增加,其位移和受力都有所减小;具有良好的工程应用前景。