干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析

Arid

	风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析
其他题名	Multi-scale model establishment and mechanical analysis of railway ballast bed in sandstorm area
	张智海; 肖宏; 崔旭浩; 闫东伟
来源期刊	中南大学学报. 自然科学版
ISSN	1672-7207
出版年	2021
卷号	52 期号:2 页码:1672-7207
中文摘要	为了研究沙粒侵入对有砟道床宏细观力学特性的影响,采用离散单元法构建风沙铁路钢轨-轨枕-道床一体化分析模型,提出利用块体叠加拼装法快速建立多元混合颗粒体系的建模方法,运用玫瑰图分析道床中道砟颗粒体系接触方向各向异性变化规律,开展风沙铁路道床支承刚度试验,验证离散元模型的正确性。在此基础上,对2种道床的宏细观力学特性进行分析。研究结果表明:道床沙化改变了原有道床的受力体系,使道床受力更加均匀;风沙道床支承刚度增大约48.95%,道砟平均接触力减小约6.38%;沙粒的侵入使道床内部道砟接触方向呈现各向异性,且随着轨枕位移的增大,道砟接触方向各向异性受沙粒的影响越显著;沙粒作用使道床顶部应力减小4.2%,底部应力增大26.78%,可能导致基础顶面应力变大;在循环荷载作用下,沙粒的侵入使道砟颗粒之间的咬合作用减弱,道床累积沉降量明显增大,循环软化行为更强。
英文摘要	To study the effect of sand intrusion on the macroscopical and micromechanical properties of ballast bed,a sandy ballast bed model was established based on the discrete element method,including rail-sleeper-ballast integrated analysis model.Multifold particles system of sandy ballast bed padded by using "block stacking assembly method" was proposed.The contact direction's anisotropy law of ballast particle system was tested by drawing a rose diagram.The stiffness test of wind sandy railway ballast bed was conducted to verify the correctness of a discrete element model.On this basis,the macroscopic and microscopic mechanical properties of the two kinds of bed were analyzed systematically.The results show that ballast bed desertification changes the automated system of the original ballast bed,and the stress of the bed is more uniform.Support stiffness of sandy ballast is about 48.95% higher than that of ballast bed without sand,and the average ballast contact force decreases by about 6.38%.The invasion of sand makes the contact direction of ballast show anisotropy.With the increase of sleeper displacement,the anisotropy of ballast contact direction is more obvious.The stress at the top of the bed reduces by 4.2% and at the bottom increases by 26.78%,resulting in the stress at the top of the foundation.Under the action of cyclic load,the interlock between ballast particles is reduced by the intrusion of sand particles,the cumulative settlement of ballast bed is obviously increased,and the cyclic softening behavior is stronger.
中文关键词	风沙铁路 ; 有砟道床 ; 离散单元法 ; 接触力 ; 累积变形
英文关键词	sandy railway ballast bed discrete element method contact force cumulative deformation
类型	Article
语种	中文
国家	中国
收录类别	CSCD
WOS类目	Transportation
CSCD记录号	CSCD:6946915
资源类型	期刊论文
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/354616
作者单位	张智海, 北京交通大学土木建筑工程学院;;北京交通大学, ;;轨道工程北京市重点实验室, ;;, 北京;;北京 100044;;100044, 中国.; 肖宏, 北京交通大学土木建筑工程学院;;北京交通大学, ;;轨道工程北京市重点实验室, ;;, 北京;;北京 100044;;100044, 中国.; 崔旭浩, 北京交通大学土木建筑工程学院;;北京交通大学, ;;轨道工程北京市重点实验室, ;;, 北京;;北京 100044;;100044, 中国.; 闫东伟, 北京交通大学土木建筑工程学院;;北京交通大学, ;;轨道工程北京市重点实验室, ;;, 北京;;北京 100044;;100044, 中国.
推荐引用方式 GB/T 7714	张智海,肖宏,崔旭浩,等. 风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析[J],2021,52(2):1672-7207.
APA	张智海,肖宏,崔旭浩,&闫东伟.(2021).风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析.中南大学学报. 自然科学版,52(2),1672-7207.
MLA	张智海,et al."风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析".中南大学学报. 自然科学版 52.2(2021):1672-7207.