30吨及以上轴重条件铁路基础设施动力学特征及适应性

Heavy-haul railway has become an important direction of development of the world rail transportation and is also an important way to improve the railway transport capacity in China, while the construction of heavy-haul railway starts late and train axle-load is small (the current maximum axle-load is 25 tons). The increasement of the axle-load will be one of the main directions of the development of heavy -haul railway in China..This project is based on Shuohuang heavy-haul railway line and key laboratory of the ministry of education for heavy-haul railway engineering structures. According to the characteristics of train with axle-load amounting to 30 tons and above effecting on the railway infrastructure (including the track, bridge and culvert, tunnel and subgrade structure),the systematic theoretical analysis, experimental study and simulation calculation of the interaction of train - track - bridge (subgrade, tunnels) system will be adopted to reveal the mechanism of the fatigue cumulative damage and deformation evolution law of heavy-haul railway infrastructure and provide characteristic parameters and calculation method for the dynamic action of the railway infrastructure under an axle-load of 30 tons and above. The method for assessment of the service conditions of heavy-haul railway infrastructure will be established to evaluate the adaptability of the rail infrastructure under an axle-load of 30t and above；the technical requirements of the rail infrastructure under the corresponding conditions will be presented. The achievements will offer important theoretical and technical support to capacity expansion revamping of the existing heavy-haul railway.

重载铁路已成为世界各国铁路运输发展的重要方向，也是我国加速提高铁路运输能力的重要途径。但我国重载铁路起步晚，列车轴重小（目前最大轴重25吨），增大轴重将是我国重载铁路发展的主要方向之一。本项目依托朔黄重载铁路线和“重载铁路工程结构教育部重点实验室”，针对30吨及以上轴重列车对铁路基础设施(包括轨道、桥涵、隧道、路基结构)的作用特点，通过系统的理论分析、试验研究和列车-轨道-桥梁（路基、隧道）一体化仿真计算，揭示重载列车作用下铁路基础设施的疲劳累积损伤机理及变形演化规律，提出30吨及以上轴重重载列车对铁路基础设施动力作用的特征参数和计算方法，建立重载铁路基础设施服役状态评估方法，综合评价既有重载铁路基础设施对30吨及以上轴重重载列车的适应性，提出满足30吨及以上轴重条件下铁路基础设施的技术要求。为我国既有重载铁路扩能改造和基础设施强化提供理论和技术保障。

重载铁路已成为世界各国铁路运输发展的重要方向，但我国重载铁路起步晚，列车轴重小，增大轴重将是我国重载铁路发展的主要方向之一。本项目以我国重载铁路发展的迫切需要为背景，对30吨及以上轴重列车作用下既有铁路基础设施(包括轨道、桥涵、隧道、路基结构)的动力响应特性及适应性进行了系统研究，主要研究成果如下。.（1）基于朔黄重载铁路的现场实车试验，得到了重载列车作用下铁路基础设施的动力响应规律；在此基础上考虑轮轨接触关系和轨道不平顺，建立了列车-轨道-轨下基础设施（桥梁、隧道、路基）一体化动力仿真计算模型，系统地探讨了重载列车作用下铁路基础设施动力响应的空间分布特征及发展规律，分析了不同轴重、不同车速、不同设计参数下铁路基础设施结构动力特性的变化规律。.（2）完成了列车荷载作用下CRTSⅢ型板式轨道结构疲劳性能足尺模型试验、钢筋锈蚀与疲劳荷载耦合作用下桥梁钢筋的疲劳性能试验、隧道底部结构累积损伤试验、铁路路基填料的静动力试验，揭示了重载列车反复作用下铁路轨道、桥梁、隧道的疲劳累积损伤机理以及路基累积变形的演化规律，建立了相应的损伤本构模型及累积塑性应变预测模型。.（3）根据铁路轨下基础设施的不同动力响应特性，分别提出了重载铁路桥梁、隧道、路基服役性能评价的指标体系，建立了相应的重载列车作用下既有轨道-桥梁、隧道、路基服役状态评估方法，并开发了相应的计算程序。.项目研究过程中已发表期刊论文49篇，会议论文14篇，其中国际SCI论文11篇，EI论文30篇，CSCD论文14篇，另有录用待刊论文6篇；出版学术专著4部；申请国家发明和实用新型21项，其中已获授权发明专利3项、实用新型专利14项；获软件著作权2项；培养博士研究生6人，硕士研究生14人。研究成果已应用于朔黄重载铁路扩能改造以及蒙华重载铁路隧道设计中，为我国重载铁路的建设、扩能改造及安全评估提供了理论和技术支撑。