高速铁路轨道-路基列车移动荷载模拟的全比尺加速加载试验

介绍了一种全比尺的高速铁路加速试验装置,以重现轮轴移动荷载下轨道路基的动力响应和长期性能。根据列车移动过程中扣件承受荷载的模拟要求,提出高速铁路路基加速试验的设计准则。在此基础上自行建造完成时序式动力加载系统,由8个动态液压激振器、1套控制系统和1套反力框架构成,在室内实现最高速度360km/h列车移动荷载的有效模拟。同时在室内建设完成1∶1比尺的I型板式轨道-路基模型,通过控制填料级配、目标密度和目标含水量来保证路基的压实系数、地基系数和变形模量等指标满足规范的设计要求。前期试验表明,随着列车荷载的逐层传递,其叠加效应愈加显著。轨道结构荷载峰值对应列车轮轴,路基动土压力峰值对应列车转向架。路基横断面方向,基床顶面的动土压力呈马鞍形分布,两侧应力最大,轨道中心应力最小;地基顶面的动应力分布较为均匀。路基土体应力-变形呈现出明显的滞回特征,从长期加载过程看,土体残余变形逐渐累积,表现出明显的塑性特征;但对于每一次加卸载过程,土体的应力-应变可近似为非线性弹性行为。

客货共线无砟轨道钢轨支点压力时程特性分析方法

采用Tekscan压力测量系统现场测试了遂宁—重庆客货共线无砟轨道钢轨支点压力,提出了高斯函数型钢轨支点压力时程表达式,并通过现场实测数据对其进行验证;根据钢轨支点压力时程表达式,采用时序式加载法对轨道结构模型施加荷载,并将其动力响应结果分别与车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型的计算结果和现场实测结果进行对比。研究结果表明:现场实测客货车对钢轨支点的最大压力分别为29.91和82.49 kN,与中国铁道科学研究院测试结果的相对误差小于20%,故Tekscan压力测量系统可精确测试钢轨支点压力;高斯函数拟合所得客货车对钢轨支点压力的时程曲线与实测曲线的相关系数分别为0.962 7和0.966 7,最大压力与现场实测值的相对差异分别为5.15%和0.46%,最小压力与现场实测值的相对差异分别为7.23%和24.11%,故采用高斯函数能较好地模拟客货车对钢轨支点压力的时程曲线,且货车作用下钢轨支点压力时程的模拟精度略高于客车;基于时序式加载法的荷载激励-轨道-路基模型计算结果与车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型计算结果和现场测试结果相比,轨道板最大位移相对差异分别为5.41%和2.70%,底座板最大位移相对差异分别为2.86%和5.71%,轨道板最大加速度相对差异分别为14.00%和23.20%,底座板最大加速度相对差异分别为13.61%和8.73%。可见,基于时序式加载法和高斯函数型钢轨支点压力时程表达式的荷载激励-轨道-路基模型可靠,该方法无需建立车体模型,既能保证计算效率,又具有很高的精度。