风沙区铁路有碴道床动力特性的离散元模拟及参数优化设计

针对风沙环境下铁路有碴道床在列车往复荷载下的非均匀沉降、弹性降低和拱道现象，采用离散元方法对沙粒-道碴混合颗粒系统的动力特性进行数值模拟，并依此进行道床设计的参数优化。为此，本申请项目将针对道碴颗粒的非规则形态和受压破碎特性，考虑颗粒间滑动与滚动摩擦的共同影响，建立适用于非规则组合颗粒单元的粘-弹-塑性碰撞接触模型，并通过道碴颗粒的压缩、剪切和滚动实验进行模型检验和参数确定；在风沙条件下，对道碴在往复荷载下的破碎粉化、细沙在有碴道床中的渗透贯入、细沙-道碴混合颗粒的振动分离过程，及其导致的有碴道床非均匀沉降、弹性降低及拱道现象进行离散元数值模拟，并通过道碴箱试验进行计算模型的试验验证；通过在不同道碴级配、材质和道床厚度、几何断面等参数下，对有碴道床动力特性的离散元模拟和敏度分析，探讨风沙影响下道床结构的优化设计参数和加固改良措施，以满足铁路对线路高平顺性、稳定性的工程要求。