温度荷载作用下双块式无砟轨道道床板有限元分析 - 图文(2)

独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：盆址胁咩业厂子学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务ｏ（保密的论文在解密后应遵守此规定）？究生ｃ签名，：弘斓导师ｃ签名，：ｊ却多日期加尹，协／宕武汉理工大学硕士学位论文第１章１．１前言绪论目前我国铁路行业存在的主要问题是运力严重不足，无法满足国民经济和社会发展的要求，特别是主要干线、部分地区限制型运输矛盾突出，季节性运输能力十分紧张，而且这种问题仍在加剧。尽管铁路部分采取了有力措施，以世界铁路营业里程６％的铁路网，承担着全球铁路１／４的运输量，运输密度为世界之最，但是“一票难求”、“一车难装”的现象依然经常发生，特别是每年的春运【１】【２】。经过多年建设，铁路运输能力紧张问题在一定程度上有所缓解，但进一步提高运能受到客货共线模式的制约。连接我国南北东西的京沪、京广、京哈、陇海（徐州至西安）、沪杭、浙赣六大繁忙干线线路总长占国家铁路总长的１２．１％，完成旅客周转量却占国家铁路的５０．１％，完成货物周转量占３４．３％，运输密度为全国均值的３．１倍，是美国的７倍、德国的２０倍【１】【２】。建设客运专线，实行客货分线运输，是当今世界铁路发展的方向，也是我国铁路适应国民经济和社会发展的需要，加快实现现代化的必然选择。高速铁路具有全天候、大运能、高速度、舒适安全、低能耗、轻污染、成本低、占地少、投资省、效益高等特点，发展高速铁路可为社会发展、经济发展提供强大支撑。中国高速铁路客运专线网规划【３】：到２０２０年，我国将初步形成北京—上海、北京—武汉一广州一深圳、北京一沈阳一哈尔滨（大连）、杭州一宁波—福州一深圳和徐州一郑州一兰州、杭州一南昌一长沙、青岛—石家庄一太原、南京一武汉一重庆—成都“四纵四横”客运专线，客运专线总规模约１．２５万公里。旅客列车运行时速达到２００公里以上。“四纵”即：北京—上海：全长１３１８公里，纵贯京津沪三市和冀鲁皖苏四省，连接环渤海和长江三角洲两大经济区。北京一武汉—广州—深Ｎ－全长约２２６０公里，连接华北和华南地区。武汉至广州段全长９９５公里，２００５年６月开工。北京—沈阳一哈尔滨（大连）：全长约１７００公里，连接东北和关内地区。武汉理工大学硕十学位论文秦皇岛至沈阳段已于２００３年建成。杭州一宁波—福州一深圳：全长约１６００公里，连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。“四横”即：徐州一郑州—兰州：全长约１４００公里，连接西北和华东地区。已开工建设郑州至西安段４５５公里。杭州一南昌一长沙：全长约８８０公里，连接华中和华东地区。青鸟—石家庄—．太原：全长约７７０公里，连接华北和华东地区。己开工建设石家庄至太原段２０５公里。宁汉蓉（南京一武汉—重庆一成都）：全长约１６００公里，连接西南和华东地区。已开工建设南京至合肥段、武汉至合肥段、宜万段、成隧渝段。无砟轨道结构因具有稳定性好、轨道几何尺寸保持持久、维修工作量少、耐久性好，桥梁二期恒载小，可降低隧道净空减少开挖面积，综合经济效益高等优点，在国外客运专线上获得了越来越广泛的应用，其铺设范围已从桥梁、隧道发展到土质路基和道岔区。无砟轨道结构在客运专线上的大量铺设已成为世界各国高速铁路发展趋势。无砟轨道结构是用耐久性好、塑性变形小的材料代替道砟材料的一种轨道结构形式。无砟轨道没有采用碎石道床，因而能够很好的保持轨道的几何状态，增强轨道的稳定性，减少维修工作量，成为高速铁路轨道结构的发展方向。４０多年来，随着世界高速铁路的发展，尽管无作轨道初期造价比有砟轨道高，但由于其具有轨道平顺性好，整体性强，纵向、横向稳定性好，结构高度低，几何状态持久以及低维修量，社会经济效益显著等优点，在国内外越来越受到重视，越来越多的国家都在致力采用和发展无砟轨道工程技术，并取得了长足发展。其应用范围己从隧道、桥梁发展到土质路基和车站的道岔区，并且新的技术与新型结构在不断出现。毫无疑问，无砟轨道工程技术在世界高速铁路上的大范围应用将是大势所趋【１１１２］。１．２高速铁路的优势与其它运输方式相比，高速铁路的优势明显［４１：（１）速度快、客运量大。２武汉理工大学硕士学位论文（２）全天候。高速铁路均由大型计算机综合控制运行，根据车内信号行车，不受地面信号、风雨雪雾等恶劣天气的影响。列车能够按规定时刻到发与运行，准点率高，规律性强。这是飞机、汽车及其他旅客交通工具所无法做到的。（３）安全可靠。日本新干线已成功运营三十多年，运输旅客三十五亿人次，法国巴黎到里昂的１１００多公里高速铁路，每年运输几千万人次，至今没发生一起交通事故。（４）能耗低。研究表明，如果以普通铁路每人公里消耗能源为ｌ单位，那么高速铁路的能耗为１．３，公共汽车为１．５，小汽车为８．８，飞机为９．８。（５）污染轻。目前世界各国陆地交通工具的主要能源是石油，石油消耗所排放的气体将严重污染环境，造成了全球温室效应等一系列世界性问题。然而高速铁路全部采用电力机车，行驶过程中废气排出为零。另外。高速铁路的噪音比公路要小０１０分次。（６）占地少。高速铁路的用地只是四车道高速公路的一半。（７）舒适。高速铁路机车内活动空间大，运行平稳，旅客的卧、坐、行都比其它交通方式舒适。（８）效益高。日本东海道新干线总投资为３８００亿日元，由于投入运营后客流迅速增长，而运输成本只有飞机的１／５，正式投入运营的第七年便全部收回了投资。１９８５年以来，每年创利都在２０００亿日元以上。１．３无砟轨道结构的特点【５ｌ采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒体碎石道床的轨道结构统称为无砟轨道。其优点是‘６１【１７１：（１）消除了由于散粒体道砟的破碎、粉化，道床的形变而导致轨道几何形态恶化和日益增加的轨道维修工作量。（２）整体化的轨下基础给轨道提供了更为强大的纵、横向阻力，提高了轨道的稳定性。（３）在刚性的整体混凝土底座上，安装厂制的橡胶垫板，橡胶靴套或现场浇注的ＣＡ砂浆垫层等弹性元件提供的轨道弹性，比在土路基上的碎石道床提供的轨道弹性更具均匀性。武汉理工大学硕上学位论文其缺点是：（１）散粒体碎石道床可通过起、拔、捣作业，方便地对轨道几何形态的变化进行整治和修理。而无砟整体道床，只能利用扣件有限调节量来调整轨道几何尺寸的变化，因此，无砟轨道结构建成之后的永久变形收到严格的限制。（２）无砟轨道为刚性基础，其轨道整体弹性差。列车运行时其环境振动，噪声及轨道振动强烈。（３）无砟轨道的基础一旦出现变形或破坏，其整治和修复相对困难，资金和入力投入也很大，故要求有坚实和稳固的基础。（４）无砟轨道的工程费用比有砟轨道高。基于上述特点，我国现阶段在使用无砟轨道结构时需要考虑下述各点：（１）在现阶段我国高速铁路上无砟轨道将首先应用于混凝土桥梁、高架结构及有仰拱的隧道内。（２）在混凝土桥梁和高架结构上使用无砟轨道时，必须考虑无砟轨道施工完成后混凝土梁的工后徐变上拱量，并必须控制在扣件的调高量范围内。（３）扣件是调整无砟轨道几何形变的唯一环节。一般要求隧道内无砟轨道扣件的调高量为ｌＯｍｍ左右，桥梁、高架结构无砟轨道扣件的调高量为至少３０ｍｍ，最好为５０ｍｍ。（４）无砟轨道的几何施工精度是决定无砟轨道能否大面积推广应用的关键。１．４国外无砟轨道发展概况１８２５年世界上第一条铁路诞生，此后一百多年，世界各国铁路研究工作者，一直为提高列车的行车速度作不懈的努力。高速铁路以其节约旅行时间、改善旅行条件、降低旅行费用以及对地球环保的增强，在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头，欧洲、美洲、亚洲诸国和地区，正在计划进一步加快高速铁路的建设。高速铁路，给铁路产业带来了复兴，把工业化国家社会带入一个新的文明阶段【４Ｊ。１．４．１日本高速铁路１４１１９６４年，世界第一条高速铁路（日本东京至大贩）建成通车。该线始建于１９５９年，全长５１５．４公里，称为东海道新干线。该线投入运营后，高速列车运行速度４