摘要
我国对西部山区米轨铁路的需要迫在眉睫，其中已经开始修建的一条米轨铁路穿行于险峻陡峭的山路中，该线路最大设计坡度为250‰，道床将承受较大的纵向荷载，在列车长期荷载作用下发生变形，并且也会对道床阻力产生影响，所以本文采用试验及离散元仿真展开了大坡道米轨有砟道床累积变形与阻力演变特征研究。采用离散元软件仿真首先需要对道砟细观参数进行了标定，然后对比分析了混凝土枕及钢枕道床阻力变化规律，并结合道砟箱试验与仿真分别分析了混凝土枕与钢枕道床累积变形特性，最后开展了大坡道米轨有砟道床试验，并结合仿真分析了大坡道米轨有砟道床累积变形与阻力演变特征。具体研究内容及成果如下： （1）基于PFC离散元软件建立了真实道砟颗粒，能够反映道砟颗粒之间的咬合作用，采用圆筒堆底试验对道砟摩擦系数进行了标定，通过压缩试验对道砟法向刚度与切向刚度进行了标定，获取了道砟细观接触参数。 （2）通过试验及仿真对比分析了米轨铁路混凝土枕和钢枕道床阻力性能差异，米轨混凝土枕在保持稳定性方面强于钢枕，并探究了砟肩堆高、道床肩宽和道床边坡对米轨混凝土枕和钢枕道床阻力的影响，分析了钢枕加肋对米轨钢枕道床阻力的影响。 （3）结合道砟箱试验与仿真分析了米轨混凝土枕与钢枕道床累积变形特性，结果表明钢枕道床沉降性能优于混凝土枕道床，并且探究了荷载频率对于两种轨枕道床累积变形的影响以及在不同荷载频率下道砟振动响应规律，从道砟转动角速度层面解释了道床累积变形机理，颗粒的剧烈转动导致了有砟道床累积变形的快速增加。 （4）开展了250‰大坡道米轨钢枕有砟道床试验与仿真，结果表明循环荷载前后大坡道米轨钢枕有砟道床纵横向阻力变化不大，米轨钢枕有砟道床在250‰大坡道处纵横向稳定性较好，并且大坡道米轨道床最终累积变形量较小。并对比分析了大坡道与平坡道米轨有砟道床累积变形及道床阻力特性差异，进一步研究了不同坡度对米轨钢枕道床的影响，当坡度超过50‰后道床孔隙率会增大并且道床阻力将降低，最后研究了过车荷载频率对250‰大坡道米轨钢枕有砟道床累积变形及阻力变化的影响，推荐了有效抑制250‰大坡道道床累积变形及阻力损失的过车荷载频率与过车速度范围。
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