铁路路基动力特征有限元分析.docx

铁路路基动力特性有限元分析

　　摘要:为了研究路基的动力响应，运用有限元分析措施，对建立的轨道一路基三维有限元模型，进行高速列车荷载作用下的动力分析。分析了在列车荷载作用下铁路路基的动力响应的分布规律，有利地增进了高速铁路路基的动态铁路路基动力特性有限元分析

　　摘要:为了研究路基的动力响应，运用有限元分析措施，对建立的轨道一路基三维有限元模型，进行高速列车荷载作用下的动力分析。分析了在列车荷载作用下铁路路基的动力响应的分布规律，有利地增进了高速铁路路基的动态响应研究。
　　核心词:铁路 路基 动力特性 速度时程 有限元
　　1 概述
　　路基是轨道构造的基本，是以密实的土、石构成的土工构造物。铁路线路沿线地质状况复杂，路基类型多样。由于列车荷载的反复作用和长期受外界环境对路基的影响，就是同一类型的路基其性能也各不相似。土的多样性、荷载的随机性和反复性及性状的多变性是和一般土工构造物相比不同样的其突出特点。
　　目前，学者们对铁路路基动力响应有限元问题进行了大量的研究，雷晓燕[1]、梁波[2-3]等分别考虑路基动态响应的特点和核心影响因素对上部构造进行合适简化，建立了轨道-路基耦合模型，有利地增进了高速铁路路基的动态响应研究。本文就是在分析高速列车波动引起的动态响应，运用有限元软件建立高速铁路3D路基动力分析模型，在总结和吸取前人研究成果的基本上，结合中国高速铁路路基的动力特性，对影响路基动力特性的因素进行研究。
　　2 有限元模型建立
　　对轨道-路基系统的三维动力性能进行研究的核心就是建立一种合理的计算模型。一方面根据路基断面构造，运用有限元软件，建立基于轨道-路基体系的三维有限元模型，拟定模型的计算参数，选用合理的高速列车荷载作用下路基的三维模型进行分析。为了考察节点沿深度的时程变化规律我们选择了有代表性的三个节点，编号分别为①、②、③，图1所示。
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　　图1 不同样深度处三个代表性节点位置图
　　3 路基速度时程分析
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　　节点速度X轴方向时程曲线变化规律
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　　节点速度Y轴方向时程曲线变化规律
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　　节点速度Z轴方向时程曲线变化规律
　　图2 列车荷载作用下不同样深度节点的速度分析曲线图
　　观测列车荷载作用下不同样深度节点的速度分析曲线图，我们可以明显地看出，路基在列车振动荷载作用下节点速度X、Y、Z轴方向时程曲线，所有是随着深度的增长对其速度时程影响越来越小，速度时程曲线的波动幅度越来越小，但节点速度X、Y、Z轴三个方向时程曲线变化规律所有是一致。
　　节点速度X轴方向时程曲线变化规律，近似正弦波的形式，先向负的方向波动，达到一种峰值，然后增长，直至达到0，继续增长，达到一种正的峰值点，再下降到第二个负峰值时，曲线开