文档介绍：基础沉降对土路基上板式轨道动力性能影响分析
韩义涛1 张雷 2
,四川成都(610031)
,四川成都(610031)
E_mail: yt_h@
摘要:基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了土路基上车辆-板式轨道耦合动力学模型,
并编制相应的仿真计算程序,研究了车辆通过路基不均匀沉降区段时轮轨系统的动力性能。
研究表明:当车辆通过路基不均匀区段时,轮轨动力作用急剧增大,CA 砂浆和路基面动应
力明显增大,设计速度为 250km/h 时,路基不均匀沉降应控制在 20mm/20m 以内,困难路段
不得超过 30mm/20m,设计速度为 300km/h 时,路基不均匀沉降应控制严格在 20mm/20m 以内。
关键词:土路基;板式轨道;不均匀沉降;耦合动力学
中图分类号: 文献标志码:A

由于无碴轨道具有稳定性好、刚度均匀、维修量小、道床结构美观等优点,因此在新建
高速铁路中广泛采用。无碴轨道在桥梁、隧道、高架结构上的应用,已经被世界各国铁路普
遍认可并已标准化[1]。而在土质路基上铺设无碴轨道还比较少,除了德国和日本铺设应用稍
多,其他国家还处于试铺研究阶段。我国在遂渝铁路铺设一段无碴轨道试验段,并在其中的
土路基上铺设了板式轨道。
与普通铁路相比,高速铁路存在两个核心问题:列车荷载引起的动力响应、工程构造物
的变形控制。因此考虑高速列车和轨道结构的相互动力作用是很有必要的,为此本文基于车
辆-轨道耦合动力学理论,建立了车辆-土路基上板式轨道动力学分析模型,通过仿真的手
段实现对土路基上板式轨道动力学性能的研究。

2 车辆-土路基上板式轨道动力学模型及动力学分析方法
土路基上的板式轨道结构由钢轨、扣件系统、轨道板、CA 砂浆、混凝土底座、路基基
础组成,图 1 为轨道结构的端视图。

作者简介:韩义涛,男,西南交通大学硕士研究生
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图 1 土路基上板式轨道端视图
运用车辆-轨道耦合动力学理论[2],建立了如图 2 所示的动力学分析模型。模型中,车
辆系统视为多刚体系统,考虑车体和构架的浮沉和点头运动,轮对的浮沉运动。钢轨考虑为
按扣件间距分布的弹性点支承基础上的Euler梁,轨道板和混凝土底座视为连续分布弹性基
础上的有限长自由叠合梁,CA砂浆简化为线性分布弹簧,土路基也简化为弹性基础。那么
轨道结构在垂向上抽象为钢轨-轨道板-混凝土底座的三重叠合梁。

车体

构架

轮对

钢轨(扣件)
轨道板(CA 砂浆)
底座

土路基

图 2 车辆-土路基板式轨道耦合动力学
车辆、钢轨的动力学方程参见文献[2],轨道板和混凝土底座振动微分方程为
42
∂∂Zss(,) xt Z (,) xt ∂−( Z sc (,) xt Z (,)) xt
EIss 42++A +−KCA((,) Z s xt Zc (,)) xt =
∂∂xt ∂ t (1)
n0
∑ Ftrsj ()δ( xx− j )
j=1
42
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