高速铁路路基地基动力特性的试验与分析研究

高速铁路论文：无砟轨道路基结构动力特性与影响因素的研究

【中文摘要】无砟轨道凭借高稳定性、高平顺性以及维修工作量小等优点,在高速铁路与客运专线的修建中获得了广泛的应用。作为无砟轨道铺设的基础,土质路基尤其是基床部分,承受着列车高速运行时产生的振动荷载作用。无砟轨道路基结构在列车振动荷载作用下的动态响应是一个复杂的动力学过程,涉及车辆、轨道以及路基等三方面的因素。因此必须对它的动力特性进行研究,确定动应力、动变形和加速度等在路基基床内的变化规律,以此来指导无砟轨道路基各结构的合理设计。本文以遂渝线无砟轨道综合试验段为工程背景,采用理论研究、模型试验和现场实测、数值模拟相结合的方法,对无砟轨道路基结构的动态响应与影响因素作了以下研究工作：(1)总结了车辆—轨道—路基结构动力响应的研究现状与存在问题；概述了无砟轨道结构型式和路基基床结构型式的主要类型和特点；论述了与无砟轨道结构相匹配的路基刚度。(2)简介了列车动荷载的产生机理,并对列车动荷载采用三种函数进行了模拟；概况了岩土的动应力应变关系特性和弹塑性本构关系。(3)简要介绍了遂渝线无砟轨道路基基床动力特性模型试验与现场行车测试。(4)运用FLAC-3D软件,建立了板式无砟轨道路基结构三维数值模型,进行列车动荷载作用下的动力仿真计算。分析路基各结构层的刚度、厚度等设计参数对板式无砟轨道路基结构的动力特性与影响规律；分析列车速度及列车轴重等对整个系

统的动态响应与影响规律。(5)通过将数值计算结果与模型试验和现场实测数据进行对比研究,以此验证数值模型的正确性和合理性,并全面掌握无砟轨道路基结构的动力学特性。

【英文摘要】Ballastless track is widely applied in the

building of high speed railway and passenger dedicated line

第２７卷第２期　２０１１年６月　防灾减灾学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＤＩＳＡＳＴＥＲ　ＰＲＥＶＥＮＴＩＯＮ　ＡＮＤ　ＲＥＤＵＣＴ１０Ｎ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１１　

地基土粉砂层动力特性分析试验研究　

周金领，赵　杰，王桂萱，郑　洋　

（大连大学土木工程技术研究与开发中心，辽宁　大连　１１６６２２）　

摘要：本文通过对某核电厂取水明渠导流堤地基土粉砂层室内共振柱试验及动三轴液化试验，测定了动剪　切模量、阻尼比与动剪应变幅的双曲线关系，分析了粉砂的动力变形特性，探讨了砂土的抗液化强度与液化　振次之间的乘幂函数关系，确定了该地基土的抗液化强度指标。为评价导流堤的地震稳定和液化分析提供了　相关参数，同时对堤坝工程场地的地震安全性评价和液化评判有良好的借鉴和参考价值。　关键词：动模量；阻尼比；动强度；液化　中图分类号：Ｐ３１５．９；ＴＵ４１１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—８５６５（２０１１）０２—０００１—０４　

０　引言　

导流堤是核电厂海域工程的重要组成部分，　在核电厂的安全运行及厂区的防护中起到重要　

作用。数次地震震害表明，饱和粉砂层在强烈　

振动下，易发生地基土液化现象，引起地面喷　

水冒砂，地基不均匀沉降和地裂滑坡等震害。　如１９６４年美国阿拉斯加地震和１９６４年日本新　

泻地震都曾发生饱和砂土地基液化而失效，．造　成大量建筑的不均匀下沉和倾斜甚至翻倒的震　

害。类似的震害在我国海城地震和唐山地震中　

也都有发生ｌ１］。因此有必要对导流堤地基土粉砂　

层进抗震液化分析，得出其在地震工况下，液　

化区的分布情况，以采取相应的加固措施。在　

地震反应分析中，粉砂的动力相关参数是十分　

必要的。而在粉砂的动力特性分析试验研究中，　

前人做了大量的研究工作。Ｙｏｓｈｉｍｉ　Ｅ　对新泻密　

砂所进行的试验表明，原状样与重塑样的试验　

结果有显著差别，分析了砂土的结构性对液化　机理产生重要影响。刘小生等　利用现场原位控　

高速列车荷载作用的动三轴试验模拟

一、本文概述

随着高速铁路的迅猛发展，高速列车荷载对铁路路基和地基的动力影响日益显著。为了确保高速铁路的安全稳定运行，对高速列车荷载作用下路基和地基的动力响应特性进行深入研究显得尤为重要。动三轴试验作为一种有效的模拟方法，能够较好地模拟实际工程中土体的受力状态，因此在高速铁路工程中得到广泛应用。本文旨在通过动三轴试验模拟高速列车荷载作用，探讨高速铁路路基和地基的动力响应特性，为高速铁路的设计、施工和维护提供理论支持和实践指导。

本文首先介绍了高速铁路的发展背景及其对路基和地基动力特性的影响，阐述了动三轴试验在高速铁路工程中的应用及其重要性。接着，详细介绍了动三轴试验的基本原理、试验设备、试验方案及数据处理方法。在试验模拟过程中，重点考虑了高速列车荷载的特点，如荷载大小、频率、持续时间等，以及不同土体类型对动力响应的影响。通过对试验数据的分析，得出了高速列车荷载作用下路基和地基的动力响应规律，包括应力波的传播特性、动应力-动应变关系、土体阻尼比等。

本文总结了动三轴试验模拟高速列车荷载作用的研究成果，指出了目前研究中存在的问题和不足，并对未来的研究方向进行了展望。本文的研究成果对于深入理解高速列车荷载对路基和地基的影响，优化高速铁路的设计和施工，提高高速铁路的安全性和稳定性具有重要意义。

二、高速列车荷载特性分析

高速列车作为现代轨道交通的重要组成部分，其运行特点对铁路线路的安全性和稳定性提出了更高的要求。因此，对高速列车荷载特性的深入分析，对于准确模拟列车荷载在铁路线路中的实际作用，以及优化铁路设计与维护具有重要的理论和实践意义。

高速列车荷载主要包括静荷载和动荷载两种类型。静荷载主要由列车自身重量和载重构成，其大小相对稳定；而动荷载则是由列车运行过程中产生的振动、冲击和惯性力等因素引起，具有显著的时变性和复杂性。动荷载的大小与列车的速度、加速度、轨道不平顺度等因素密切相关，其特性分析需综合考虑多种因素。

第３３卷第５期　２　０　１　１年５月　铁　道　学　报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＨＥ　ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＣＩＣＩＥＴＹ　Ｖｏｌ｜３３　ＮＯ．５　Ｍａｙ　２０１１　

文章编号：１００１—８３６０（２０１１）０５～００９１—０６　

高速铁路ＣＦＧ桩复合地基应力特性试验研究　

曾俊铖　，　张继文　，　童小东　，　涂永明　

（１＿东南大学土木工程学院，江苏南京２１００９６；２．福建省高速公路有限责任公司，福建福州３５０００１）　

摘要：结合京沪高速铁路凤阳试验段，重点开展ＣＦＧ桩＋桩帽＋加筋垫层联合堆载预压处理地基试验。实测　路堤填筑堆载过程中及堆载结束后一段时间内桩帽、桩间土压力及相应褥垫层顶面的土压力；分析ＣＦＧ桩复合　地基中桩帽顶水平面应力、褥垫层顶面应力及桩土应力分担比随填筑高度和固结时间的变化规律，以及桩帽顶水　平面与褥垫层顶面应力在路堤横断面的分布特征；探讨土拱效应形成条件及作用范围。研究成果可为高速铁路　软土路基处理提供参考。　关键词：高速铁路；应力特性；ＣＦＧ桩；复合地基；土拱效应　中图分类号：Ｕ４１６．０３；ＴＵ４１３．６　文献标志码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８３６０．２０１ｉ．０５．０１６　

Ｉｎ－ｓｉｔｕ　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＣＦＧ　Ｐｉｌｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　

Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－。ｓｐｅｅｄ　Ｒａｉｌｗａｙ　

ＺＥＮＧ　Ｊｕｎ—ｃｈｅｎｇ　，　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉ—ｗｅｎ　，ＴＯＮＧ　Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ　，　ＴＵ　Ｙｏｎｇ—ｍｉｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｆｕｊｉａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００１，Ｃｈｉｎａ）