高铁路堤的动力响应分析及振动防治的岩土工程措施研究

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论文字数:**** 论文编号:lw202322610 日期:2023-07-20 来源:论文网

第1章绪论


1.1学术背景

中国高速铁路列车技术起步于上世纪90年代,21世纪进入真正高速发展阶 段,短短十几年,中国的高速铁路技术达到了令世界瞩目的高度。高速铁路与 一般铁路相比具有运载能力大、运行速度快、运输效率高的优点,因此高速铁 路的建设受到了国家的高度重视。

作用在路堤上的应力包括列车通过时产生的动应力、轨道结构和路堤自重产生的静应力,高速铁路的高速度、重载、发车频率高的特点决定了,高速铁路列车作用在路堤上的应力具有高强度、高频率的特性,这对高速铁路路堤 的安全性、稳定性提出了新的更高的要求。高速铁路的设计使用年限一般为50年或100年,在这样一个长期的高强度、高频率的动荷载的作用下,如何确保运营铁路路堤的安全性及其下伏和周边土体的稳定性无疑值得研究。

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1.2理论意义与工程意义

按照国际铁路联盟给出的定义:允许速度达到250km/h的客运专线或者允许速度达到200km/h的既有线即可称之为高速铁路。

1964年,日本建成了连接东京与大阪的世界上第一条高速铁路—东海道新干线。此后,接近半个世纪的时间里,在世界范围内,高速铁路从无到有,迅速发展。进入21世纪之后,我国经济高速增长,促使铁路建设事业迎来大发展、大进步的时代‘随着铁路现代化的发展,中国铁路将逐渐跨入以高速客运、重载货运为特征的崭新时代。高速铁路技术在中国取得了举世瞩目的成就。高速铁路高速、重载、发车频率高的特点势必会增强高速铁路列车运行时诱发的振动,也带来了对高速铁路列车特殊振动进行防治的新课题[s] [91。

高速铁路振动之所以特殊,是因为其具有不同于普通铁路的一些特点:

1)高强度:主要体现在高速列车运行速度快以及编组重量大。参考现有的中国高速列车型号,CRH1由BSP生产:200公里级别(营运速度200km/h,最高速度250km/h );CRH2由南车四方生产:200公里级别〔营运速度200km/h最高速度250km/h ):CRH3由北车唐山机车厂生产:300公里级别(营运速度330km/h,最高速度380krn/h )。中国高速列车最高速度的四级方案见表1.2-1:

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第2章与振动相关的高速铁路特点


2.1引言

高速铁路列车振动的特殊性归根结底在于高速铁路列车运行速度快可以实现稳定的大批量的客流运输。保持轨道持续稳定的高平顺性,是高速铁路土木工程最基本的要求,要实现轨道的高平顺性又必须控制路堤、桥梁、轨道的变形,因而由无碎轨道取代有柞轨道势在必行。列车的高速运行改变了车辆轨道的相互作用的特点,一也带来了由于列车运行速度接近或超越场地瑞利波速引起共振的新课题。


2.2无昨轨道系统

高速铁路发展的历史证明,如果在基础工程的建设过程中采用常规的轨道系统,铁路道碎会出现严重粉化的问题,因而必须频繁的维修线路,列车运行的安全性、舒适性、经济性亦无法满足要求。

无柞轨道系统在高速铁路堤础工程中的应用,有效的降低了列车高速运行时所产生的轮轨作用力,进而降低了列车运行时产生的振动荷载。

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第3章 研究区的水文地质...................17-20

3.1 自然地理及........... 17-18

3.1.1 自然地理...................... 17

3.1.2 气象................... 17-18

3.2 河流水文.................. 18

3.3 地形地貌............. 18

3.4 地质构造............ 18

3.5 地层岩性 .........................18-20

第4章 研究区岩土体及................. 20-27

4.1 粉质黏土、卵石土....................20-25

4.1.1 粉质黏土物理力学参......................20-23

4.1.2 卵石土物理力学参数的.............................. 23-25

4.2 CRTSⅢ型无砟轨道的轨.................... 25-26

4.3 参数取值汇总........................... 26-27

第5章 研究区高速铁路列车..........27-37

5.1 成灌线运营机车及.....................27-30

5.1.1 CRH1A型和谐号............................. 27-28

5.1.2 CRTSⅢ板式型无....................... 28-30

5.2 车辆——轨道耦合动........................ 30-37

5.2.1 车辆系统振动方程 .................30-31

5.2.2 轨道系统振动方......................31-32

5.2.3 轨道随机不................................32-33

5.2.4 车辆-轨道垂向耦............................ 33

5.2.5 列车振动荷载数值求解.......................-34

5.2.6 高速列车振动............................ 34-37

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第7章振动防治的岩土工程措施研究


7.1引言

高速铁路列车诱发的振动以波的形式作用与土体,按照波的传播方式分为纵波(P波)、横波(S波)和表面波(L波),而表面波主要有瑞利波(R波)和勒夫波(Q波)两种形式。

对于高速铁路列车诱发的大地振动的治理,采取屏障隔振技术一一在振源和被保护的目标设置隔振屏障,通过这样的方式来阻断波的传播。根据隔振的方式、目的,屏障隔振可分为2种:

1、主动隔振:将隔振屏障设置于高速铁路沿线靠近线路处,阻止波能得向外传播;

2、被动隔振:将隔振屏障设置于远离高速铁路沿线处的被保护体一一高陡边坡等地质灾害易发地质体附近,阻止波能输入的。

屏障隔振的方式主要有明沟隔振,填充沟隔振和排桩隔振。对于以上三种隔振形式其隔振效果按由好到差的顺序排列依次为:明沟、填充沟、排桩。明沟几乎不允许波能透射。对于沟屏障。有下列结论:

1)明沟和填充沟对中高频段的振动波的隔振效果较好,对低频段的振动波的隔振效果不佳;

2)隔振沟的深度对于隔振效果具有显著的影响,随着隔振沟深度的加深,对于低濒段振动油的隔振妙果会有明显的改善作用:

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结论

1)隔振沟深度越大,对于地表振动的防治效果越显著,并且距离振源越远隔振效果越显著;距离振源水平距离相同的竖向监测点显示:隔振沟的深度越大,竖向各点的振动防治效果越显著,并且距离地面越近隔振效果越显著;离开隔振沟一定距离的一定范围内,对于土体内部的振动,振动强度虽然仍低于没有隔振措施的土体的振动强度,但是隔振效果相对较弱。

2)对于地表振动及土体内部振动,使用混凝土这样的刚性材料,比使用橡胶这样的柔性材料具有更好的隔振效果。

3)对于地表振动,随着隔振沟远离振源,隔振的效果有所下降;当隔振沟距离附近的隔振效果很差;对于土体内部的振动,随着隔振沟远离振源,隔振效果有先增强后降低的变化趋势,预示具有一个隔振沟到振源距离的最优解,本文不再讨论。

4)使用上部填充沟下部排桩的隔振系统,对于地表振动的防治效果并没有明显优于隔振沟,但是对于土体内部振动,该系统能够更为有效的降低振动强度,具有更好的隔振效果。
参考文献(略)


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