青藏鐵路列車行駛引起的軌枕豎向作用力研究

朱占元，凌賢長(zhǎng)，陳士軍，鄭英杰，張 鋒

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)路基與防護(hù)工程研究所，150090哈爾濱，zhuzyuan910@163.com;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，611830四川都江堰;3.中國科學(xué)院凍土工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，730000蘭州;4.山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，250061濟(jì)南)

我國遼闊的凍土區(qū)廣泛分布各種鐵路線，并正在實(shí)施高速與重載戰(zhàn)略，加之與列車行駛振動(dòng)有關(guān)的凍土路基病害經(jīng)常發(fā)生，特別是青藏鐵路通車初期凍土路基局部出現(xiàn)下沉與開裂，致使輪－軌相互作用動(dòng)力效應(yīng)與凍土區(qū)路基列車行駛振動(dòng)穩(wěn)定性問題日益成為工程界關(guān)注的焦點(diǎn)和學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn).盡管目前國內(nèi)外有不少對(duì)輪軌關(guān)系的定性描述［1－5］，但對(duì)軌枕豎向作用力定量分析等方面的研究還較少，尤其是針對(duì)青藏鐵路等凍土路基列車行駛引起的軌枕豎向作用力研究尚未見文獻(xiàn)報(bào)道.本文將建立列車－軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)模型，并基于青藏鐵路現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性，針對(duì)青藏鐵路特點(diǎn)研究客車行駛引起凍土場(chǎng)地路基振動(dòng)的軌枕豎向作用力特性.

1 列車－軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)分析模型

1.1 數(shù)值建模

列車－軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)分析模型是由列車模型、軌道模型及輪軌間的耦合關(guān)系組成的體系(見圖1，圖中符號(hào)名稱見表1、2).列車模型為多節(jié)車體、轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)、二系彈簧和阻尼減振器組成的多自由度振動(dòng)系統(tǒng).軌道模型為3層彈性點(diǎn)支承Euler梁模型，其中彈性長(zhǎng)梁按無限長(zhǎng)Euler梁處理，模擬鋼軌;3層質(zhì)量－彈簧－阻……