复杂荷载下桥上纵连板式无砟轨道疲劳破坏理论研究

桥上纵连板式无砟轨道是高速铁路一种主要桥上无砟轨道结构型式，在包括京沪高速铁路在内的我国数条高速客运专线上得到广泛应用。目前，国内外虽对其力学特性进行了一些研究，但对其在服役期间复杂荷载下疲劳破坏理论还缺乏深入研究。为此，本课题将列车-轨道-桥梁-桥梁墩台耦合动力学理论引入到服役期间桥上纵连板式无砟轨道应力谱理论研究中，通过与服役期间无砟轨道应力谱相近的随机变幅疲劳试验，确定疲劳累积损伤模型及参数，结合钢筋、混凝土的概率S-N曲线，建立桥上纵连板式无砟轨道疲劳寿命预测模型。并用建立的疲劳寿命预测模型，研究服役期间复杂荷载下桥上纵连板式无砟轨道疲劳破坏部位、疲劳失效模式及关键技术参数。在此基础上，提出桥上纵连板式无砟轨道疲劳设计应遵循的原则和基于无砟轨道疲劳破坏的无砟轨道施工温度、无砟轨道结构及无砟轨道下部基础关键技术参数合理取值。研究成果将为丰富和完善我国无砟轨道理论和规程提供参考。

桥上纵连板式无砟轨道是高速铁路一种主要桥上无砟轨道结构型式，在包括京沪高速铁路在内的我国数条高速客运专线上得到广泛应用。目前，国内外虽对其力学特性进行了一些研究，但对其在服役期间组合荷载下疲劳破坏理论还缺乏深入研究。针对目前国内外对桥上纵连板式无砟轨道在服役期间组合荷载作用下的疲劳性能研究不足的现状，本课题在消化吸收和借鉴国内外相关研究成果的基础上，首先分别建立桥上纵连板式无砟轨道—桥梁温度场计算模型、桥上纵连板式无砟轨道—桥梁—桥梁墩台三维有限元空间力学计算模型、高速列车—桥上纵连板式无砟轨道—桥梁—桥梁墩台三维有限元耦合动力学模型及桥上纵连板式无砟轨道—桥梁—桥梁墩台纵向相互作用模型。用这些模型研究服役期间桥上纵连板式无砟轨道在列车垂向荷载、列车纵向荷载、无砟轨道混凝土温度荷载、无砟轨道混凝土温度梯度荷载、无砟轨道混凝土收缩荷载、桥梁温度荷载、桥梁墩台沉降荷载、桥梁徐变上拱荷载等荷载组合作用下应力时程曲线和疲劳应力谱。在此基础上，结合钢筋、混凝土的概率S-N 曲线试验研究和累积损伤理论研究成果，建立服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道疲劳寿命预测模型。并用建立的疲劳寿命预测模型，采用数值仿真手段，研究服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道疲劳破坏部位、疲劳失效模式及关键技术参数。在此基础上，提出桥上纵连板式无砟轨道疲劳设计应遵循的原则和基于无砟轨道疲劳破坏的无砟轨道施工温度、无砟轨道结构及无砟轨道下部基础关键技术参数合理取值。课题发表论文16篇（SCI论文4篇，EI论文11篇），申请了软件著作权2项，培养了硕士3人。另有5篇论文待投稿和录用，2项软件著作权待批准，未来3年内还规划发表数篇相关论文。研究成果将为丰富和完善我国无砟轨道理论和规程提供参考。但如何建立更为精细的疲劳应力谱理论计算模型及在研究中考虑无砟轨道损伤的影响等问题还有待深入研究。