高速鐵路樁板式低路堤動力響應特性研究.pdf

1、隨著高速列車運行速度的不斷提高，對低路堤的動力穩(wěn)定性提出了更高的要求。充分了解低路堤的動力響應是高速鐵路路基設計和保障鐵路運輸安全高效的需要。室內動力試驗、現場動力響應測試、理論分析等都是研究路基動力響應的主要手段，室內試驗由于受試驗設備、尺寸效應等的影響，難以保證物理參數滿足相似性要求，原位動力試驗在研究不同路基結構振動響應與下沉特性時，具有獨特的優(yōu)勢。
　　本文以京滬高速鐵路樁板式低路堤動力特性為研究對象，分析了西南交通大學D

2、TS-1現場動力試驗系統(tǒng)的技術特點，利用DTS-1現場動力試驗系統(tǒng)對京滬樁板式低路堤進行了原位動力掃頻試驗和循環(huán)加載試驗，研究了樁板式低路堤的瞬時振動特性和長期動力穩(wěn)定性，結合數值計算方法對比分析其動力響應特性。本文主要研究結果如下:
　　首先，收集國內外資料，對已有原位試驗系統(tǒng)的工作能力進行調研，總結了在高速運行條件上現場動力試驗相應的技術難題;分析了西南交通大學DTS-1現場動力試驗系統(tǒng)的多指標變頻變幅調控的寬頻梯級加載技術，

3、并結合工程應用情況對其進行穩(wěn)定性分析。
　　其次，針對樁板結構支承無砟軌道低路堤典型路基段，該工點的主要特點是在樁板結構與無砟軌道板之間填筑了一層1.47m厚的粗顆粒土基床，形成樁板結構-粗顆粒夾層-無砟軌道板整體結構系統(tǒng)，利用DTS-1現場動力試驗系統(tǒng)對其斷面進行原位動力掃頻試驗和循環(huán)加載試驗。掃頻激振試驗發(fā)現，在DTS-1現場動力試驗系統(tǒng)激振頻率由5.0Hz逐漸增大至25.0Hz時，樁板式低路堤加速度、速度、動土壓力和動位移等

4、動力響應參數逐漸增大，各動力響應參數與激振頻率近似呈指數函數關系，尤其樁板式低路堤面的單位振幅在掃頻激振頻率內呈逐漸增大的基本規(guī)律，在激振頻率變化范圍內，各加載斷面單位振幅均未出現峰值，綜合表明該工點樁板式低路堤未產生共振，同時反映該工點樁板式低路堤自振基頻高于25Hz;而路基動剛度隨激振頻率的增加有所下降，達到17Hz以后基本上能保持穩(wěn)定。
　　循環(huán)加載試驗發(fā)現，在20.0Hz的激振頻率條件下，在激振0～70萬次范圍內測點動態(tài)響

5、應上下波動較為明顯，在循環(huán)加載70萬次后樁板式低路堤各測點的動態(tài)響應基本上保持穩(wěn)定，在循環(huán)加載70萬次后樁板式低路堤各典型斷面路基面動剛度基本上保持穩(wěn)定。
　　最后，建立了激振器-樁板式低路堤的三維動力數值計算模型，研究了頻變擾力作用下樁板式低路堤的動力響應及其分布規(guī)律，并與現場掃頻試驗結果進行了對比。結果表明，隨著路堤深度的增加，加速度和動土壓力等動力響應參數逐漸衰減，沿路堤縱向呈“倒三角形”的分布規(guī)律;在20.0Hz的激振頻率