高速列车荷载下无砟轨道裂纹内水流特性研究
Study on Characteristic of Flow for Non-Ballasted Track Crack under the High Speed Railway Action
DOI: 10.12677/HJCE.2013.22027, PDF, HTML, XML, 下载: 3,076  浏览: 8,306  国家自然科学基金支持
作者: 徐桂弘*, 刘学毅, 杨荣山, 彭勇:西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,成都
关键词: 无砟轨道流固耦合运动特性Non-Ballasted Track; Fluid-Structure Interaction; Flow Characteristics
摘要: 无砟轨道伴随我国高速铁路大规模修建得到了广泛应用,但以裂纹为主要形式的伤损问题也逐步凸显,特别是雨水对伤损的影响尤为突出。本文针对CRTSII型无砟轨道层间裂纹中水流特性问题,应用流固耦合理论及其统一控制方程,基于双向二维流固耦合场计算原理,建立了高频列车荷载作用下CRTSII型板式轨道砂浆层下裂纹中水流特性模拟,结果表明:1) 当高频荷载作用于下,随着裂纹长度的增加,裂纹内部各计算点压强与裂纹的长度基本呈线性变化,越是靠近裂纹尖端,压强越大。2) 裂纹内部水流速度,随着裂纹深度的增加而减少,在裂纹的尖端时最小。
Abstract: The non-ballasted track had been widely used with the massive construction of the high-speed railway in China. The damage issue of non-ballasted track mainly based on the flaw was becoming gradually evident, especially the influence of rainwater to the damages. Nowadays there was a lack of the systematic research on the relevant problems at home and abroad. This paper focuses on the flow characteristics of CRTSII non-ballasted track interlayer crack. Unified governing equation and mathematical model were established in solid and fluid domain, based on the two-way coupled field computation, at the high speed train loads action. The water flow characteristics had been simulated in CRTSII non-ballasted track Interlayer crack. Analysis shows that: 1) At the high-speed train loads action, crack surface pressure of every monitor is linear increased with the crack length, the more close the crack tip, the more pressure; 2) with crack length increased the water velocity of crack internal reduce.
文章引用:徐桂弘, 刘学毅, 杨荣山, 彭勇. 高速列车荷载下无砟轨道裂纹内水流特性研究[J]. 土木工程, 2013, 2(2): 156-161. http://dx.doi.org/10.12677/HJCE.2013.22027

参考文献

[1] 曾胜 曾小军, 许佳. 水泥混凝土路面板角脱空判定指标[J].中南大学学报(自然科学版), 2009, 40(1): 248-256.
[2] 张宁, 钱振东, 黄卫. 水泥混凝土路面板下地基脱空状况的评定与分析[J]. 公路交通科技, 2004, 1: 4-8.
[3] 关增智. 半刚性基层材料抗冲刷性能的研究[J]. 混凝土, 2008, 3: 48-50.
[4] 沙爱民. 半刚性基层的材料特性[J]. 中国公路学报, 2008, 21(1): 1-5.
[5] 曾胜, 张显安. 水泥混凝土板下脱空状况时接缝处弯沉的影响分析[J]. 铁道科学与工程学报, 2005, 2(6): 31-36.
[6] 程涛, 王国体. 不同脱空形式下水泥混凝土路面破坏应力分析[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2009, 32(4): 515-518.
[7] 周玉民, 谈至明, 刘伯莹. 水泥混凝土路面脱空状态下的荷载应力[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2007, 35(7): 341-345.
[8] A. J. Van Wijk, J. Larralde, W. Lvellc, et al. Pumping prediction model for highway concrete pavement. Journal of Transportation Engineering, 1989, 115(2): 161-175.
[9] E. Hansen, R. Jhannesenr and J. Armaghani. Field effects of water pumping beneath concrete pavement slabs. Journal of Transportation Engineering, ASCE, 1991, 117(6): 679-696.
[10] 谈至明, 谭福平. 水泥混凝土路面板底脱空区水运动规律的分析模型[J]. 水动力学研究与进展, 2008, 23(3): 281-286.
[11] 李少波, 张宏超, 孙立军. 动水压力的形成与模拟测量[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2007, 35(7): 915-918.
[12] 廉向东, 付其林, 陈拴发, 聂午龙, 王秉纲. 基于板底脱空的水泥混凝土路面动水压力试验研究[J]. 武汉理工大学学报, 2011, 33(5): 100-103.
[13] 程学武, 董敬. 隧道内整体道床的破裂原因分析及整治[J]. 铁道工程学报, 2009, 5(128): 64-68
[14] 徐庆元, 张旭久. 高速铁路博格纵连板桥上无砟轨道纵向力学特性[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2009, 40(2): 526-532
[15] 卿启湘, 胡萍, 王永和, 尹汉锋, 张春顺. 高速铁路双块式无砟轨道计算模型约束方程的建立[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2010, 41(4): 1360-1368
[16] 蔡小培, 高亮, 孙汉武, 曲村. 桥上纵连板式无砟轨道无缝线路力学性能分析[J]. 中国铁道科学, 2011, 32(6): 28-33.
[17] 铁道部工程管理中心, 京津城际轨道交通工程. CRTSII型板式无砟轨道技术总结报告[M]. 2008.
[18] 客运专线铁路无砟轨道充填层施工质量验收补充标准[S]. 铁建设[2009]90号.
[19] 娄涛. 基于ANSYS的流固耦合问题数值模拟[D]. 兰州大学硕士学位论文, 2008.
[20] 焦宗夏, 华清, 于凯. 传输管道流固耦合振动的模态分析[J]. 航空学报, 1999, 20(4): 316-320.
[21] 王海龙, 李庆斌. 不同加载速率下饱和混凝土的劈拉试验研究及强度变化机理[J]. 工程力学, 2007, 24(2): 105-109.