淮安有軌電車整體道床路基基床應力及變形分析.pdf

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1、第3期（總第179期）No.3(SerialNo.179)2015年6月CHINAMUNICIPALENGINEERINGJun.2015DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.03.022淮安有軌電車整體道床路基基床應力及變形分析秦曉光（上海市城市建設設計研究總院，上海200125）摘要：淮安有軌電車正線路基采用槽型軌整體道床結構，根據電車荷載條件，通過3D實體有限元模型，對基床內動應力的大小、分布形態(tài)及衰減規(guī)律進行計算。根據動靜應力比及路基面變形控制條件對基床厚度取值的合理性進行論證。通過改變基床表層、基床底層模量的大小，對基床模量對路

2、基面變形、基床及地基的應力狀態(tài)進行敏感性分析。關鍵詞:有軌電車；路基基床；有限元中圖分類號：U213.241文獻標志碼：A文章編號：1004-4655（2015）03-0070-02淮安市現代有軌電車一期工程總長度為軌道結構輪載22.3km，全線均為地面線，正線采用鋼輪鋼軌基床整體道床體系。隨著國內有軌電車的發(fā)展，一[1-2]些學者開始對有軌電車路基的研究，對基床應力及變形分析主要通過Odemark理論將基床填料換算成當量厚度的均質彈性體，采用Boussinesq彈性理論進行計算。地基土本文以淮安現代有軌電車項目為背景，采用圖13D實體有限元模型示意圖3D實體模型，計

3、算在有軌電車動荷載作用下基床及地基內動應力的大小、分布形態(tài)及衰減規(guī)律?；?電車荷載作用下基床及地基內動應力分布及路床表層、基床底層模量不同對基床應力狀態(tài)進行敏基面變形感性分析，提出適用于淮安有軌電車整體道床的路以淮安市現代有軌電車工程為例進行分析，電基基床厚度，為工程服務。車軸重12.5t、軸距1.8m，沖擊系數取1.2。各結1基床厚度的確定方法及有限元模型的建立構層參數按材料取值。圖2顯示軌道下方位置路基實驗發(fā)現，當動靜應力比＜0.2時，土產生的面動應力峰值約為20kPa，轉向架區(qū)域最大，沿軌累積塑性變形很快達到穩(wěn)定，因此路基基床厚度按道方向向兩側逐漸減小，縱向影響

4、寬度約為7~8m。列車產生的動應力與路基自重應力之比確定為0.2。[3]同時整體道床路基面變形應＜3.5mm。根據上述要求，建立3D實體模型（見圖1），軌道板、支承層、基床、地基土均采用實體單元模擬，鋼軌采用梁單元；扣件采用線性點支承彈簧模擬。模型參數根據材料屬性取值。收稿日期：2015-03-19圖2軌下路基面動應力沿軌道縱向分布圖作者簡介：秦曉光（1986—），男，工程師，碩士，主要從事路基工程及地下結構設計工作。圖3為在轉向架中線垂直軌道橫向位置基床表70秦曉光：淮安有軌電車整體道床路基基床應力及變形分析2015年第3期層、底層及地基面動應力分布圖。豎向動應力在

5、基3.1基床表層模量對應力分布及路基面變形的影響床表層及底層頂面橫向呈現馬鞍形分布，兩端大中基床表層模量分別取2.0、1.5、1.3、1.0、0.8、間小，與剛性基礎基底應力分布類似?；脖韺禹?.5及0.2GPa，對路基面位移和基床及地基內動應面在軌道下方出現應力集中區(qū)。根據圣維南原理，力的衰減計算結果進行對比。計算結果見圖5。隨著距離軌道板的深度越大，應力分布變得平均，與計算結果一致。a）動應力b）路基面變形圖5基床表層模量對路基面、地基面應力及路基面變形的影響圖結果顯示，隨著基床表層模量的增大，路基面圖3轉向架中心斷面橫向應力分布圖動應力逐漸增大，地基面動應力逐

6、漸減小，路基面圖4為軌道下電車輪載產生的豎向應力在路基變形逐漸減小。及地基內的衰減圖。在剛度較大的基床范圍內動應3.2基床底層模量對應力分布及路基面變形的影響力衰減較快，當應力衰減至1.2m左右時出現拐點?；驳讓幽Ａ糠謩e取1.0、0.7、0.5、0.2、0.1地基頂面動應力約為7.9kPa，此時自重應力約為及0.05GPa，對路基面位移和基床及地基內動應力42kPa，動應力約為自重應力的19%。滿足動靜應的衰減計算結果進行對比。計算結果見圖6。力比0.2的要求。a）動應力b）路基面變形圖6基床底層模量對路基面、地基面應力及路基面變形的影響結果顯示，隨著基床底層模量的

7、增大，路基面動應力逐漸增大，地基面動應力逐漸減小，路基面變形逐漸減小。4結語圖4軌下位置動應力衰減圖1）電車路基面動應力橫向呈馬鞍形分布，在該模型路基面最大位移為0.95mm，滿足路基軌道下方出現應力集中區(qū)，隨著深度的增加應力分面變形＜3.5mm的要求,基床厚度滿足設計要求。布變得平均，沿軌道縱向動應力影響范圍為7~8m。3基床填料模量對動應力及路基面變形的影響路基面應力集中區(qū)應力幅值在20~25kPa。動應力實際工程中基床填料選擇類別不同，其模量存在基床范圍內衰減相對較快，基床以下衰減相對較在差異。本節(jié)通過調整基床模量，對列車荷載作用慢，衰減至地基