文档介绍：硕士学位论文
深季节冻土地区列车行驶振动模拟与路基
振动反应分析
TRAIN-INDUCED VIBRATION LOAD
AND VIBRATION RESPONSE OF SUBGRADE IN
SEASONALLY FROZEN REGIONS
李琼林
哈尔滨工业大学
2011年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工程硕士学位论文
深季节冻土地区列车行驶振动模拟与路基
振动反应分析
硕士研究生:李琼林
导师:凌贤长教授
申请学位:工程硕士
学科:建筑与土木工程
所在单位:土木工程学院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
TRAIN-INDUCED VIBRATION LOAD
AND VIBRATION RESPONSE OF SUBGRADE IN
SEASONALLY FROZEN REGIONS
Candidate: Li Qionglin
Supervisor: Prof. Ling Xianzhang
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Civil Engineering
Affiliation: School of Civil Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
深季节冻土区列车行驶振动荷载和路基振动反应的研究工作在国内外均开
展不多。我国为世界第三冻土大国,其中季节冻土分布面积达 ×106m2,而
对工程有重要影响冻深超过 的季节冻土面积 ×106km2、冻深超过
的深季节冻土面积 ×106km2,加之因气候变暖引起 ×106km2 多年冻土退
融而使深季节冻土区继续扩大,东北即属于典型深季节冻土大面积分布地区。
在这些地区广泛分布着各种铁路干线和铁路支线,在未来这些地区还将不断的
推进高速铁路和重载铁路的建设。然而,在已有的铁路线路上,由于季节冻融
作用而引起的铁路路基病害频发,且呈现出难以治理的局面。究其原因,现有
研究对与列车荷载作用下季节性冻土路基振动反应机理和规律的还不能满足现
有工程的需要。特别是对于高速列车和重载列车路基,这个问题将更加严重。
鉴于此,本文以冻害频发的京哈铁路哈尔滨至王岗段为工程背景,通过数值模
拟的方法,研究了影响列车行驶振动荷载和路基的振动反应规律,具体的研究
内容、研究方法和相应的成果如下:
1. 通过正常期现场剪切波速试验,获得了京—哈铁路 K1229+135 处路基
以及地基的土层结构,由此获得了各个土层的基本动力学参数。并通过分析,
了解到现有路基的结构所存在的问题。并为建立数值模型进行分析做好基础工
作。
2. 基于列车—轨道垂向耦合动力学模型[68],发展了考虑路基土层参振效应
的列车—轨道—路基垂向耦合动力学模型。考虑到季节性冻土地区土层分布的
特殊性,将参振土层分为两层,通过调整土层参数来代表冻结层或融化层。通
过对动力仿真程序 ZL-TNTLM 的升级改造,实现了列车—轨道—路基垂向耦合
动力学模型的程序化。并通过京哈铁路现场监测结果与程序仿真结果进行了对
比,验证了该计算程序的正确性。
3. 利用升级后的动力仿真程序 ZL-TNTLM 进行了不同工况下列车行驶振
动荷载的模拟,分析了不同行驶速度、不同车型、不同轴重、路基不同的冻融
状态对列车行驶振动荷载的影响规律,初步讨论了路基由于沿线路方向的不均
匀冻胀或融沉引起的路基刚度不平顺对轨道振动反应的影响。发现行车速度、
列车车型和列车轴重对列车行驶振动荷载均有较大影响,但是路基冻融状态的
影响不大。路基刚度不平顺影响较大,但未能实现精准的模拟。
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