高速铁路基础结构与车辆系统动态相互作用研究

本课题针对现代高速铁路结构特征，围绕高速列车与基础结构相互作用问题，采用理论分析、数值计算与实物试验相结合的方法，探明高速铁路基础结构与车辆系统动态相互作用机制及振动耦合关系，建立高速列车－轨道结构－承载基础动态相互作用模型及分析求解方法，揭示高速列车运行荷载在基础结构中的传递规律及其对基础结构的动力作用特性，揭示高速铁路基础结构变形及基础不均匀沉降对高速列车走行性能的影响规律。在完成基础问题研究的基础上，以减轻高速铁路基础结构与车辆系统动态相互作用为技术目标，结合我国高速铁路基础结构设计、施工与运营中实际存在的关键动力问题开展工程应用研究，为确定不同速度等级高速铁路轨道结构刚度合理匹配关系、路基不均匀沉降控制标准、桥梁结构徐变上拱限度、墩台基础沉降控制标准等提供科学方法和理论基础。其成果对提高我国高速铁路运行安全性、乘坐舒适性及结构可靠性具有重要的理论意义、社会效益和良好的应用前景。

针对现代高速铁路结构特征，围绕高速列车与基础结构相互作用问题，采用理论分析、数值计算与实物试验相结合的方法，探明了高速铁路基础结构与车辆系统动态相互作用机制及振动耦合关系，建立了高速列车－轨道结构－承载基础动态相互作用模型及分析求解方法，并对模型进行了试验验证，揭示了高速列车运行荷载在基础结构中的传递规律及其对基础结构的动力作用特性，分析了高速铁路平纵断面对高速行车安全性与平稳性的影响，研究了线路不均匀性对高速列车走行性能的影响及控制研究，对高速铁路路基典型填料进行了动静力学性质试验研究，对高速铁路典型桥梁动力性能和列车走行性进行了综合评估，实施了多个高速铁路大型现场试验和长期服役性能的现场观测。在完成基础问题研究的基础上，以减轻高速铁路基础结构与车辆系统动态相互作用为技术目标，结合我国高速铁路基础结构设计、施工与运营中实际存在的关键动力问题开展工程应用研究，确定了不同速度等级高速铁路轨道结构刚度合理匹配关系。. 本项目按计划完成了各项研究内容，取得了预期研究成果，达到了预期研究目标，部分研究成果在我国高速轨道交通工程中得到了应用，具有良好的社会与经济效益。本研究已出版学术专著1部，发表学术论文37篇，其中，SCI、EI收录论文分别为7篇次和21篇次；获得国家科技进步二等奖1项（排名第一），获得中国铁道学会科学技术奖一等奖1项（排名第十）;申请国家发明专利7项，其中已授权发明专利3项。项目组成员积极参加国际学术交流，项目负责人10余次应邀做国际会议大会报告，成功举办了第五届国际环境振动学术会议，出版国际会议论文集1部。本项目研究培养研究生40余名，其中，毕业硕、博士生近20名，形成了一支高水平的高速轨道交通技术研究队伍。.