40t轴重重载铁路扣件刚度研究

作者：杨吉忠; 赵鑫; 胡连军; 张雷; 安博洋

来源：铁道工程学报, 2016, 33(10).

DOI：10.3969/j.issn.1006-2106.2016.10.012

• 刚度
• 扣件
• 轴重
• 重载铁路
• 车辆-轨道耦合动力学
• 显式有限元

研究目的:针对大轴重重载铁路扣件刚度的合理取值问题,基于车辆-轨道耦合动力学理论,以美国五级轨道谱作为激励输入,分析扣件刚度对低频振动响应的影响;利用三维轮轨瞬态滚动接触显式有限元模型,分析钢轨波磨、焊接接头和车轮擦伤等短波长几何不平顺激励下扣件刚度对轨道高频动态响应的影响规律.研究结论:(1)大轴重重载铁路扣件刚度主要取决于钢轨位移和轨枕承载能力,钢轨位移决定了扣件刚度的下限,轨枕承载能力决定了扣件刚度的上限;(2)扣件刚度对于低频动态响应(小于50 Hz)的影响可以忽略;随着扣件刚度的增加,短波不平顺所激起的最大轮轨力呈现出逐渐变小的趋势,最大枕上压力和道床应力却逐渐变大,轮轨力和道床应力在扣件刚度大于200 MN/m以后减小幅度变缓,趋于稳定,相对于轮轨力和道床应力,枕上压力对扣件刚度的变化更为敏感;(3)综合考虑轮轨力、钢轨位移和轨枕承载能力,对于设计轴重40t、最高行车速度90 km/h的重载有砟轨道结构,若钢轨的最大容许垂向位移为3.30 mm,最大容许枕上压力为150 kN,则最优扣件动态刚度范围为200 ～ 250 MN/m;若最大容许枕上压力为180 kN,则最优扣件动态刚度范围为200 ～600 MN/m;(4)本研究结果可供大轴重重载铁路轨道结构设计参考.

• 单位
  中铁二院工程集团有限责任公司