高速铁路列车-轨道-桩板结构的动力耦合分析方法

摘要

本发明公开了一种高速铁路列车‑轨道‑桩板结构的动力耦合分析方法，该方法包括如下步骤：应用ABAQUS软件对高速列车车辆的结构、无砟轨道结构和桩板结构进行模拟仿真，建立高速铁路列车‑轨道‑桩板结构的空间耦合动力学模型；对该空间耦合动力学模型进行动力学分析。本发明的方法考虑了承载板下方的土体对承载板的支承作用以及土体对桩的约束作用，使得桩板结构的造价明显降低。采用本发明的方法建立的高速铁路列车‑轨道‑桩板结构空间耦合动力学模型，结构更加完善，模型更加细致，各项参数均可以按照实际设计参数和现场实测数据取值，可以得到各细部结构在动力学条件下的计算结果，能有效指导桩板结构的合理设计、铺设和养护维修等。

主权项

高速铁路列车‑轨道‑桩板结构的动力耦合分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：应用ABAQUS软件对高速列车车辆的结构、无砟轨道结构和桩板结构进行模拟仿真，建立高速铁路列车‑轨道‑桩板结构的空间耦合动力学模型；对该空间耦合动力学模型进行动力学分析；所述步骤“应用ABAQUS软件对高速列车车辆的结构、无砟轨道结构和桩板结构进行模拟仿真，建立高速铁路列车‑轨道‑桩板结构的空间耦合动力学模型”包括如下子步骤：建立高速列车车辆的多刚体模型，且该多刚体模型包括车体、转向架、轮对、一系悬挂和二系悬挂；选用ABAQUS软件的实体单元对钢轨进行模拟，根据实际的钢轨截面的形状和尺寸建立钢轨模型，建立钢轨模型时要考虑钢轨的截面积、惯性矩、扭转弯矩、纵向线位移、横向线位移、垂向线位移、转角和轨底坡；采用ABAQUS软件的弹簧单元对扣件进行模拟，考虑扣件的纵向刚度、横向刚度和垂向刚度；按照LM磨耗型踏面建立轮对的踏面模型，轮轨的接触类型采用ABAQUS软件的面对面接触类型，该面对面接触类型的主面为车轮踏面，其从面为轨头上表面和轨头内侧表面；采用ABAQUS软件的实体单元对轨道板、砂浆填充层和支撑层进行模拟，考虑轨道板、砂浆填充层和支撑层的几何尺寸和物理属性；采用ABAQUS软件的实体单元对桩板结构进行模拟，考虑桩板结构的几何尺寸和物理属性；采用摩尔‑库伦本构模型和ABAQUS软件的实体单元对路基土体进行模拟，考虑现场勘测的土体参数；采用库仑摩擦模型对桩土接触进行模拟，考虑接触面的摩擦系数；所述步骤“对该空间耦合动力学模型进行动力学分析”包括如下子步骤：计算得到包括轮轨力、车体垂向加速度和车体横向加速度的动力学安全性指标；计算得到包括钢轨加速度、钢轨垂向位移和钢轨横向位移的钢轨动力学计算结果；计算得到包括轨道板垂向加速度、轨道板垂向位移和轨道板动应力的无砟轨道结构动力学计算结果；计算得到包括承载板和桩的垂向加速度、垂向位移、横向位移、动应力的桩板结构动力学计算结果。