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摘要：密集型路隧过渡段的研究是保证高速列车运行安全的一项重要工作。通过本文的研究，建立的密集型路隧过渡段大耦合动力学分析模型能够充分考虑路基系统不同结构层之间的相互作用、路基与隧道（桥台）之间的相互作用，轨道板之间的相互作用等方面的内容，较好的耦合“车辆系统”、“轨道系统“以及“路基系统”三大系统，正确性也得到了验证，能够为后续我国相关工程的安全验算、科学研究提供重要的手段
关键词： 高速铁路；密集型过渡段；大耦合系统；模型
我国高速铁路正在快速发展，预计到2020年我国高速铁路的总里程将会达到3万公里[1-3]。迄今为止，关于高速铁路路基、桥梁、隧道等方面已经开展了大量的研究，并形成了一系列研究成果[5-8]，其中，数值仿真分析技术已经随着计算机技术的快速发展而得到了跨越式的进步，逐渐形成了车辆-轨道-桥梁大耦合系统分析模型、车辆-轨道-路基大耦合系统分析模型及车辆-轨道-隧道大耦合系统分析模型[9-10]。然而，目前针对高速列车运行下路隧过渡段的数值仿真分析研究较少，对于密集型路隧过渡段大耦合数值仿真分析方面的研究成果几近空白。但是，我国西南山区逐渐成为高铁快速建设的重要区域，不可避免的会产生大量密集型路隧过渡段，实际工程对此项技术的需求量与日俱增。基于此，本文将针对某一代表性高速铁路密集型路隧过渡段工点，通过理论推导建立密集型路隧过渡段的大耦合垂向分析模型，并通过现场实测进行验证，以此为后续类似工程的开展奠定基础。
1密集型路隧过渡段大耦合垂向分析模型
车辆与轨道系统垂向振动分析模型是进行车辆-轨道垂向相互作用动力学分析的基础。为了研究高速铁路路隧（桥）过渡段的动力学特性，分析路隧（桥）结构的不均匀沉降及刚度变化对行车安全和列车舒适度的影响，本文在前期大量研究成果的基础上[1-12]，建立的车辆-轨道-路基耦合系统垂向动力学分析模型包括车辆-轨道动力学模型、轨道-路基动力学模型，两者通过轮-轨间作用力进行耦合，如图3-9所示。图中车体被简化为刚体，钢轨被简化为具有连续点支撑的欧拉梁；轨道板简化为弹性基础上的有限长自由梁；钢轨和轨道板之间采用连续点支撑；轨道板和路基之间的水泥沥青砂浆，简化为连续分布的线性弹簧和阻尼（KCA、CCA）。基床表层、基床底层、路基本体、碎石土等结构层离散化为刚性质量块，结构层之间分布连续点弹簧、阻尼器以及应力片（Ki、Ci、σmaxi），且参数沿路隧（桥）过渡段走向逐渐变化。碎石土与基床底层、路基本体之间设置连续分布的弹簧和阻尼器（Kj、Cj），以考虑它们之间的相互作用。该过渡段动力学分析模型中所涉及的其他物理参数与翟婉明教授的车辆-轨道耦合系统垂向动力学分析模型中的物理参数一致。
图1 密集型路隧过渡段垂向动力学分析模型
该动力学垂向分析模型充分考虑了路基系统不同结构层之间的相互作用、路基与隧道（桥台）之间的相互作用，轨道板之间的相互作用等方面的内容，较好的耦合了“车辆系统”、“轨道系统“以及“路基系统”三大系统。
2现场实测验证
为了研究车辆-轨道-过渡段大耦合系统分析模型的正确性，本文选取国内具有代表性的大西高速铁路某一典型路段的综合检测数据进行对比分析。该段的运营列车主要是CRH2型车，最高运行时速250km，本报告所用的不平顺取自2016年1月份动检车实测的不平顺数据，采样间隔0.25m，最大测量波长130m，计算时截取工点所在的1000m长直线段。
表1 车体的具体参数
注：误差=（现场检测结果-数值仿真结果）*100/现场检测结果
综合分析表2可知，针对车体垂向加速度、车体横向加速度、轮轨垂向力及轮轨竖向力四项指标的对比结果发现，最大误差为-10.42%，最小为4.26%，充分说明了数值仿真结果的可信度。
4结论
密集型路隧过渡段的研究是保证高速列车运行安全的一项重要工作。通过本文的研究，建立的密集型路隧过渡段大耦合动力学分析模型能够充分考虑路基系统不同结构层之间的相互作用、路基与隧道（桥台）之间的相互作用，轨道板之间的相互作用等方面的内容，较好的耦合“车辆系统”、“轨道系统“以及“路基系统”三大系统，正确性也得到了验证，能够为后续我国相关工程的安全验算、科学研究提供重要的手段
5基金支持
[1] 四川省科技支撑计划，高速铁路无砟轨道密集型路隧过渡段设计理论及关键技术研究，2016GZ0338；
[2] 四川省科技计划项目苗子工程，高速铁路新型路桥（隧）过渡段设计理论及关键技术研究，18MZGC0247;
[3] 南昌铁路局科研项目，活动断层错动条件下隧道的抗震减灾加固技术。
参考文献：
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论文作者:井涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/20
标签：路基论文; 轨道论文; 模型论文; 动力学论文; 相互作用论文; 系统论文; 高速铁路论文; 《防护工程》2018年第21期论文;