[发明专利]一种有砟轨道高速铁路基床结构厚度的确定方法

摘要

一种有砟轨道高速铁路基床结构厚度确定方法，其步骤主要是：基于正态分布曲线确定相邻轨枕承担的轮载力并确定轨枕3枕底左侧的平均压力；在考虑车辆荷载应力向下传递时，既考虑了车轮正下方一侧枕底（左侧）承担轮载力的垂向扩散，也考虑了该枕底另一侧（右侧）承担轮载力斜向扩散至该枕底（左侧）中心正下方位置的应力；同时还考虑了相邻轨枕左、右侧枕底承担轮载力斜向扩散至该枕底（左侧）中心正下方位置的应力，从而得出一侧（左侧）车轮正下方深度位置车辆总荷载应力与深度的关系；进而得出基床结构厚度。该法计算简单，得出的结果更准确，从而既保证铁路的运营寿命及列车的安全运行，又能降低铁路修建、维护成本，避免浪费。

主权项

1.一种有砟轨道高速铁路基床结构厚度的确定方法，其步骤如下：A、轮载力的分担计算车轮下方的5根轨枕i承担的左轮载力P_ia、右轮载力P_ib：Pia=Pib=12P(1+0.003v)·e-(i-3)23.125/Σi=15e-(i-3)23.125]]>式中，i为车轮下方的5根轨枕的序号，从前到后依次为1、2、3、4、5，其中轨枕3为车轮正下方的轨枕，P为车轮的轴重，v为设计行车速度，e为自然对数的底数；B、枕底的平均压力计算计算轨枕3枕底的左部分的平均压力p_3a：P3a=P3al·b]]>式中，l为轨枕端部至钢轨中轴线距离的2倍，b为枕底宽度；C、轨枕下方位置最大车辆荷载应力与深度关系的确定采用局部面积角点法计算出轨枕3枕底的左部分的平均压力p_3a对其底部中心正下方深度z处产生的车辆荷载应力σ_z3a，σz3a=2p3aπ[2lzbb2+4z2+l2·b2+l2+8z2(b2+4z2)(l2+4z2)+arctanlb2zb2+4z2+l2];]]>根据轨枕i承担的左轮载力P_ia、轨枕i枕底的左部分中心与轨枕3枕底的左部分中心的距离，采用垂直集中荷载模式计算出轨枕i承担的左轮载力P_ia对轨枕3枕底的左部分中心正下方深度z处产生的车辆荷载应力σ_zia，且i≠3，其中d为相邻两轨枕间距；根据轨枕i承担的右轮载力P_ib、轨枕i枕底的右部分中心与轨枕3枕底的左部分中心的距离，采用垂直集中荷载模式计算出轨枕i承担的右轮载力P_ib对轨枕3枕底的左部分中心正下方深度z处产生的车辆荷载应力σ_zib，σzib=32·Pibπ·z3[(3-i)2d2+1.4352+z2]5/2,]]>其中1.435为标准轨距；将以上所有车辆荷载应力σ_z3a、σ_zia、σ_zib求和得到轨枕3枕底的左部分中心正下方深度z处的车辆总荷载应力σ_za，该处的车辆总荷载应力σ_za即为轨枕枕底下方同一深度z各位置最大车辆荷载应力；D、求出车轮正下方的轨枕3枕底的左部分中心正下方深度z的结构自重应力q_za，q_za=q_c+γ_m(z-c)；式中，q_c为轨道结构的自重应力、γ_m为基床结构填土容重，c为道床厚度，且z≥c；E、基床结构厚度的确定根据轨枕3枕底的左部分中心正下方深度z处的车辆总荷载应力σ_za及其结构自重应力q_za得到基床结构厚度，即：令求解该方程，得到深度z的根z₀，将根z₀减去道床厚度c即为基床结构的厚度H，即H=z₀-c。