浅论高速铁路路基动态响应分析及模型实验装置研制

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1、中南大学硕士学位论文高速铁路路基动态响应分析及模型实验装置研制姓名：黄瑛申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张家生20090501摘要建设于中南大学的“高速铁路建造技术国家工程实验室"的无碴轨道．路基实验系统，路基模型尺寸为长30m、宽15m、高度6m(含3m地槽)，主要用来研究列车荷载下路基结构的动态响应特性。在运行速度高达350km／h情况下，如何通过作动器来模拟其作用效果具有重要的研究意义。本文参照CRH3型动车组中间车进行荷载设计，考虑相邻两个转向架轮载间的叠加效应，在路基中间扣件处设置多个作动器模拟扣件传力，通过数值分析，确定作动器选型的参考参数和反力架的设计

2、尺寸。主要研究工作如下：1、采用ANSYS有限元分析软件，根据轨道．路基系统各部分在列车荷载下的变形与振动特性及实际模型尺寸，建立了板式无碴轨道．路基系统分析模型。2、分析了列车速度350km／h、轮载85kN的两个转向架荷载下路基纵向中间横截面钢轨正下方不同深度处的竖直应力、等效应力、竖直位移、竖直应变、等效应变、速度和加速度随时间及各响应幅值随深度变化关系。可见，两转向架轮载间存在叠加效应，且随深度增加，响应存在扩散和衰减现象，并建议路基设计时考虑共振的影响。3、通过数值分析，得到了扣件最大反力、频率和轨道板项面最大位移与列车运行速度和轮载的关系。结合现有相似的实测数据，

3、得到在列车轮载85kN、速度350km／h的情况下设置长度11．05m、布置间距为0．65m的作动器选型参考参数：力幅值76．5kN，行程0．78mm，频率40Hz；同等条件下设置长度11．05m、布置间距为1．95m的作动器选型参考参数：力幅值164．07kN，行程1．05mm，频率40Hz。4、探讨了间距为0．65m的18个作动器加载、间距为1．95m的6个作动器直接和间接加载模拟扣件传力的效果，得出它们都能达到很好的模拟效果。5、参照MTS加载门架各部分构造，结合实验模型尺寸、作动器参数要求及50t静载作用下的最大横梁变形≤1．0mm的要求，通过静力、模态和谐响应分析，

4、得到了加载反力架的建议设计尺寸。关键词轨道一路基动力学，作动器，扣件传力，加载反力架，有限元分析ABSTRACTInCentralSouthUniversity,thereisaballastlesstrack—roadbedtestsystemwhichbelongstotheNationalEngineeringLaboratoryofHi曲一speedRailwayConstructionTechnology,theroadbedmodelis30meterslong，15meterswideand6metershigh(including3metersgeosyncl

5、ine)，thatismainlyusedtostudythedynamicalresponseofroadbedstructureunderthestrainloads．Atthetrainspeedof350km／h．howtosimulatetheeffectsbysettingactuatorsisveryimportment，胎designtheloadsreferringtoCI之H3EMU，consideringthesuperimposedeffectcausedbytheliveloadfromadjacentwheelsetsoftheadjacentca

6、rriages，settingseveralactuatorsatsleepersinthemiddleoftheroadbedtosimulatethetransferringloadoffasteners，gettingthereferringparametersofactuatorsandloadreactionframebynumericalanalysis．Thestudyingcontentsareasfollows：1、ANSYSfiniteelementanalysissoftwareisused．Plate—ballastlesstrack—roadbeda

7、nalysissystemmodelissetupaccordingtothedeformationsandvibrationcharacteristicsofallthepartsofthetrack—roadbedsystemandtheactualsizeofthemodel．2、Aimingattheconditionthattrainspeedis350km／h，wheelloadis85l(N，analysingtherelationbetweenverticalstress，equival