基于可靠度的CRTSⅡ型無砟軌道軌道板耐久性研究.pdf

1、無砟軌道主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),長期受到列車高速度高密度的反復(fù)作用以及溫度變化和外界環(huán)境的影響,隨著時(shí)間的積累,軌道結(jié)構(gòu)的性能會(huì)逐漸劣化,出現(xiàn)耐久性失效問題。本文總結(jié)了國內(nèi)外無砟軌道出現(xiàn)的耐久性問題以及無砟軌道耐久性研究的現(xiàn)狀,提出了基于可靠度分析結(jié)果的無砟軌道耐久性評(píng)估方法,主要針對(duì)無砟軌道耐久性問題中的疲勞破壞、裂縫寬度過大及混凝土碳化三個(gè)方面,分別建立耐久性失效模式,計(jì)算在不同失效模式下的可靠度及失效概率,以此作為無砟軌道耐久性評(píng)估

2、的依據(jù)。
　　在結(jié)構(gòu)可靠性分析時(shí),隨機(jī)輸入變量數(shù)據(jù)的獲取對(duì)可靠性分析結(jié)果十分重要,結(jié)構(gòu)可靠性分析中所用到的設(shè)計(jì)變量,需要通過很多次實(shí)驗(yàn)測定的實(shí)際數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)后得到的統(tǒng)計(jì)量。本文通過搜集CRTSⅡ型軌道板靜載試驗(yàn)下的開裂彎矩?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)獲得了軌道板開裂彎矩的統(tǒng)計(jì)特征;運(yùn)用有限元軟件仿真模擬鐵道車輛在無砟軌道上的運(yùn)行狀態(tài),采集無砟軌道輪軌力的時(shí)間歷程,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)輪軌力的時(shí)間歷程數(shù)據(jù),獲得其統(tǒng)計(jì)特征,作為可靠性分析時(shí)的荷載設(shè)

3、計(jì)變量。
　　運(yùn)用有限元軟件ANSYS進(jìn)行CRTSⅡ型無砟軌道靜力有限元參數(shù)化建模,考慮實(shí)際邊界條件,進(jìn)行有限元計(jì)算并驗(yàn)證結(jié)果的正確性,并以參數(shù)化的靜力有限元分析過程作為軌道板可靠度的分析文件。考慮列車荷載和溫度荷載的耦合作用,在分析軌道板疲勞破壞機(jī)理以及開裂機(jī)理的基礎(chǔ)上,確定了軌道板疲勞破壞及裂縫寬度過大相對(duì)應(yīng)的耐久性失效功能函數(shù);考慮環(huán)境對(duì)無砟軌道結(jié)構(gòu)耐久性的影響,在分析軌道板混凝土碳化機(jī)理的基礎(chǔ)上,建立了混凝土碳化作用下軌道

4、板耐久性失效功能函數(shù)。進(jìn)而運(yùn)用基于ANSYS和蒙特卡洛法相結(jié)合的可靠性分析方法進(jìn)行軌道板的可靠性分析,并基于可靠性分析結(jié)果進(jìn)行無砟軌道耐久性評(píng)估。
　　由可靠度計(jì)算結(jié)果表明在列車荷載及溫度荷載的耦合作用下軌道板強(qiáng)度滿足疲勞要求,裂縫寬度超限的概率很小,碳化作用在軌道板在設(shè)計(jì)使用壽命期內(nèi)導(dǎo)致耐久性失效的可能性較小;由參數(shù)敏感性分析結(jié)果可知列車荷載、扣件剛度、軌道板彈性模量、鋼筋彈性模量、支承層彈性模量、溫度以及路基剛度對(duì)軌道板疲勞可