高频列车荷载作用下板式无砟轨道垂向应力衰减特性

为了优化无砟轨道结构设计并为确定动力系数取值提供参考,以CRTSⅠ型板式无砟轨道为研究对象,采用LS-DYNA软件建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同速度级时车轮扁疤和焊缝激励下的轮轨垂向力时频特征,阐明了轮轨垂向力随车速的变化规律;进而分析了轨道结构垂向应力沿深度的变化规律,计算了轨道结构动力系数并揭示了动力系数沿轨道结构深度的变化规律。结果表明:车速在400 km/h内,车轮扁疤不平顺作用下轮轨垂向力主频大于500 Hz,而焊缝不平顺作用下轮轨垂向力存在两个主频,较高的主频大于500 Hz,较低的主频处于(49.9±10)Hz内;高频列车荷载下的轨道垂向应力沿着轨道结构深度衰减明显,轨道板底部的垂向应力约为轨道板顶部的15%,底座板底部的垂向应力约为轨道板顶部的4%;轨道结构动力系数沿轨道结构深度显著降低,在钢轨至轨道板之间衰减约40%,底座板底部动力系数比钢轨上减小约50%。建议适当降低高频列车荷载作用下无砟轨道设计和检算动力系数。