重载铁路路基基床结构优化研究

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1、密级：公开一工学硕士学位论文重载铁路路基基床结构优化研究StudyontheStructureOptimizationofHeavyHaulRailwaySubgrade培养单位：土木工程学院专业：道路与铁道工程研究生：吴芙蓉指导教师：岳祖润教授二○一八年三月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表

2、示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要重载铁路运输是铁路货运发展的必然趋势。提高列车轴重是提高运输能力的有效手段，但增加轴重和运输量将导致严重的路基强度和疲劳问题，从而导致路基病害的发

3、生和发展。我国《重载铁路设计规范》（TB10625-2017）[1]中明确规定了路基基床的结构型式，以及各结构层的厚度、填料和压实标准等。但在实际应用中仍存在很多问题，如基床结构型式存在单一化问题，不能适应我国的地域差异。因此，有必要对我国现有型式的重载铁路路基的使用情况进行分析，进一步优化路基结构型式，提高路基的地域适应性，从而减少路基的病害。本文采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法，对路基的结构进行优化。主要研究内容及结论如下：(1)对朔黄重载铁路路基动力响应情况进行现场监测及理论分析，得到路基的动应力和动变形均随列车轴重的增加而明显增大，且影响最大部位为

4、基床表层，因此，可明确基床表层为路基结构优化中的主要研究对象。(2)分别改变各结构层的弹性模量进行模拟得出：基床表层弹性模量增大，会使路基基床表层的动应力显著增大，基床表层及路基本体的动应力稍有减小；基床底层的弹性模量增大，会使基床表层的动应力稍有增大，基床底层的动应力显著增大，路基本体的动应力稍有减小；路基本体的弹性模量增大，会使基床表层、基床底层的动应力均稍有增大，路基本体的动应力显著增大。(3)经过损伤分析得出：在设计轴重为30t，其他结构及部件的标准均按我国现阶段的技术规范要求进行设计时，基床表层、基床底层和路基本体的最佳刚度匹配参考值约为540MPa/m、2

5、00MPa/m和80MPa/m。(4)增加厚度为15cm沥青层的结合型路基与传统型相比，基床表层动应力将减少约三分之一，预测使用寿命将成倍增加，表明优化后的路基质量明显提高，可一定程度的防止路基病害的产生。关键词：重载铁路；路基基床；动应力；弹性模量；结构优化AbstractHeavyhaulrailwaytransportationisaninevitabletrendinthedevelopmentofrailwayfreighttransportation.Increasingthetrainaxleloadisaneffectivemeanstoimprove

6、thetransportationcapacity.However,increasingtheaxleloadandtrafficvolumewillleadtoseriousstrengthandfatigueproblems,whichwillleadtotheoccurrenceanddevelopmentofroadbeddisease.TheChineseHeavy-haulRailwayDesignSpecificationhasexplicitlydefinesthesubgradeofthestructuretype,aswellasthethickn

7、essofthestructurelayer,packingandcompactionstandards.However,therearestillmanyproblemsinpracticalapplication.Forexample,thereisaproblemofsimplificationinthetypeofsubgradestructurethatcannotbeadaptedtothegeographicaldifferencesinourcountry.Therefore,itisnecessarytoanalyzetheuseo