高速重载有砟轨道路基动变形特性的数值分析

运用ABAQUS有限元软件建立有砟轨道—路基系统三维动态有限元模型,分析高速和重载列车荷载作用下的路基空间动应力、路基面横纵向动变形和剪应变特性。基于现场条件,选择砟脚内30cm和砟脚处作为路肩横向和纵向的动变形分析参考点,研究动变形引起的路肩倾斜角度随列车速度、道砟厚度、表层厚度和表层模量变化的规律。结果表明,路肩横向和纵向倾斜角随车速增大而增大,随道砟厚度、基床表层厚度和表层模量的增大而减小,基床表层和底层的最大剪应变较为接近,最大剪应变与路肩最大倾角大致呈线性关系。

高速铁路重力式路肩挡墙抗倾覆稳定性对路基面动变形影响

路肩挡墙支护能力对路基面动变形有重要影响。构建高速铁路无砟轨道-路肩挡墙路基的空间结构有限差分模型,针对以倾覆破坏为主导模式的岩质地基重力式挡墙,基于正交试验方案,分析路堤高度、墙胸坡度、墙背倾斜、墙土摩擦、墙体位置、抗倾覆稳定系数共6个因素对路基承受列车荷载的动变形影响效应。通过引入反映路肩挡土墙约束路基能力的动变形指数R_ω,建立路基面动变形与显著影响因素之间的关系式。研究表明:列车荷载下路基面动变形以压缩变形为主,跟随变形与墙顶水平动位移近似呈线性正相关;挡墙抗倾覆稳定系数K_0和墙背倾斜tanα是影响路基面动变形的2个显著因素,R_ω与K_0和tanα之间服从二元三次曲面关系;以路肩挡墙路基面动变形ω不大于标准断面路堤相应值δ,即R_ω=δ/ω≥1.0为控制条件,墙背由俯斜渐变为仰斜,路肩挡墙抗倾覆稳定系数限值[K_0]非线性增大。研究成果对优化高速铁路路肩挡墙设计具有参考价值。

高铁有砟轨道路基面动变形分析方法及可靠度研究

路基面动变形是高铁路基设计的控制标准之一,其影响因素具有一定的不确定性,因此对其进行可靠度研究显得至关重要。利用布氏解公式,得到了列车荷载作用下路基面动变形的确定性计算模型。在确定性计算模型的基础上,引入列车动轴重、基床表层及基床底层弹性模量的变异性,得到了路基面动变形的概率分布。根据《铁路路基极限状态设计暂行规范(试行)》规定的路基面动变形不超过1mm的要求,建立了列车荷载作用下路基面动变形的极限状态方程;通过可靠度指标对参数的敏感性分析,分析了列车动轴重、基床表层及基床底层弹性模量的均值、变异系数等控制因素的影响作用,并以根据目标可靠度指标所确定的变异程度控制范围作为路基设计的控制标准。结果表明,列车荷载作用下路基面动变形服从对数正态分布,且同时受到基床底层弹性模量、动轴重的均值和变异性的显著影响。确定性分析与可靠度分析相结合能够更有利于高铁路基的安全设计。