複雜荷載下橋上縱連板式無砟軌道疲勞破壞理論研究

《複雜荷載下橋上縱連板式無砟軌道疲勞破壞理論研究》是依託中南大學，由徐慶元擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜荷載下橋上縱連板式無砟軌道疲勞破壞理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐慶元
• 依託單位：中南大學

項目摘要

橋上縱連板式無砟軌道是高速鐵路一種主要橋上無砟軌道結構型式，在包括京滬高速鐵路在內的我國數條高速客運專線上得到廣泛套用。目前，國內外雖對其力學特性進行了一些研究，但對其在服役期間複雜荷載下疲勞破壞理論還缺乏深入研究。為此，本課題將列車-軌道-橋樑-橋樑墩台耦合動力學理論引入到服役期間橋上縱連板式無砟軌道應力譜理論研究中，通過與服役期間無砟軌道應力譜相近的隨機變幅疲勞試驗，確定疲勞累積損傷模型及參數，結合鋼筋、混凝土的機率S-N曲線，建立橋上縱連板式無砟軌道疲勞壽命預測模型。並用建立的疲勞壽命預測模型，研究服役期間複雜荷載下橋上縱連板式無砟軌道疲勞破壞部位、疲勞失效模式及關鍵技術參數。在此基礎上，提出橋上縱連板式無砟軌道疲勞設計應遵循的原則和基於無砟軌道疲勞破壞的無砟軌道施工溫度、無砟軌道結構及無砟軌道下部基礎關鍵技術參數合理取值。研究成果將為豐富和完善我國無砟軌道理論和規程提供參考。

結題摘要

橋上縱連板式無砟軌道是高速鐵路一種主要橋上無砟軌道結構型式，在包括京滬高速鐵路在內的我國數條高速客運專線上得到廣泛套用。目前，國內外雖對其力學特性進行了一些研究，但對其在服役期間組合荷載下疲勞破壞理論還缺乏深入研究。針對目前國內外對橋上縱連板式無砟軌道在服役期間組合荷載作用下的疲勞性能研究不足的現狀，本課題在消化吸收和借鑑國內外相關研究成果的基礎上，首先分別建立橋上縱連板式無砟軌道—橋樑溫度場計算模型、橋上縱連板式無砟軌道—橋樑—橋樑墩台三維有限元空間力學計算模型、高速列車—橋上縱連板式無砟軌道—橋樑—橋樑墩台三維有限元耦合動力學模型及橋上縱連板式無砟軌道—橋樑—橋樑墩台縱向相互作用模型。用這些模型研究服役期間橋上縱連板式無砟軌道在列車垂向荷載、列車縱向荷載、無砟軌道混凝土溫度荷載、無砟軌道混凝土溫度梯度荷載、無砟軌道混凝土收縮荷載、橋樑溫度荷載、橋樑墩台沉降荷載、橋樑徐變上拱荷載等荷載組合作用下應力時程曲線和疲勞應力譜。在此基礎上，結合鋼筋、混凝土的機率S-N 曲線試驗研究和累積損傷理論研究成果，建立服役期間組合荷載下橋上縱連板式無砟軌道疲勞壽命預測模型。並用建立的疲勞壽命預測模型，採用數值仿真手段，研究服役期間組合荷載下橋上縱連板式無砟軌道疲勞破壞部位、疲勞失效模式及關鍵技術參數。在此基礎上，提出橋上縱連板式無砟軌道疲勞設計應遵循的原則和基於無砟軌道疲勞破壞的無砟軌道施工溫度、無砟軌道結構及無砟軌道下部基礎關鍵技術參數合理取值。課題發表論文16篇（SCI論文4篇，EI論文11篇），申請了軟體著作權2項，培養了碩士3人。另有5篇論文待投稿和錄用，2項軟體著作權待批准，未來3年內還規劃發表數篇相關論文。研究成果將為豐富和完善我國無砟軌道理論和規程提供參考。但如何建立更為精細的疲勞應力譜理論計算模型及在研究中考慮無砟軌道損傷的影響等問題還有待深入研究。