[發明專利]一種彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法

在審

• 申請號: 201910360250.9
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110162846A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 韋凱;王平;王紹華;趙澤明;王顯;姚力;江萬紅;龐玲;肖杰靈;陳嶸;徐井芒;何慶
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊勛

1.一種彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，包括：

對鋼軌施加載荷，以使所述載荷通過鐵墊板傳遞至板下墊層，其中，所述鐵墊板、所述板下墊層和軌枕從上至下依次層疊設置，所述鋼軌設置于所述鐵墊板上；

獲取所述板下墊層的位移數據和加載于所述鋼軌的所述載荷的載荷數據，以依據所述位移數據和所述載荷數據得到非線性荷載-位移曲線；

建立鐵墊板-板下墊層-軌枕三維實體有限元模型；

將所述非線性荷載-位移曲線導入所述鐵墊板-板下墊層-軌枕三維實體有限元模型中，以計算得到鐵墊板下組合剛度。

2.根據權利要求1所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，在所述對鋼軌施加載荷，以使所述載荷通過鐵墊板傳遞至板下墊層的步驟之前，所述彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法還包括：

將所述鋼軌、所述鐵墊板及所述板下墊層進行組裝，組裝完成后置于預設溫度環境中保持預設時間。

3.根據權利要求1所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，所述對鋼軌施加載荷的步驟包括：

對所述鋼軌進行至少兩次第一加載；

對所述鋼軌進行多次第二加載；

對進行所述第二加載后的所述板下墊層變形產生的位移進行測量，并得到所述位移數據。

4.根據權利要求3所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，所述對所述鋼軌進行至少兩次第一加載的步驟包括：

以第一加載速率進行至少兩次所述第一加載，其中，所述第一加載的最大值高于所述板下墊層的剛度荷載至少10kN。

5.根據權利要求3所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，所述對所述鋼軌進行多次第二加載的步驟包括：

以第二加載速率進行多次所述第二加載，其中，所述第二加載每隔第一載荷間隔保持第一預設時間直至第一預設加載值，且所述第二加載從第一預設加載值每隔第二載荷間隔保持第二預設時間直至第二預設加載值。

6.根據權利要求3所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，所述對進行所述第二加載后的所述板下墊層變形產生的位移進行測量，并得到位移數據的步驟包括：

使用至少兩個百分表對所述第二加載后的所述鐵墊板的位移進行測量，以得到所述板下墊層的所述位移數據，其中，至少兩個所述百分表設置于所述鐵墊板上；

計算所述至少兩個百分表的測量結果的平均值作為所述位移數據。

7.根據權利要求1所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，所述建立鐵墊板-板下墊層-軌枕三維實體有限元模型的步驟包括：

將所述鐵墊板依據實際尺寸建立原比例精細化三維模型，并依據第一實體單元模擬，并賦予第一密度、第一彈性模量和第一泊松比；

將所述板下墊層依據第一彈簧單元模擬，并導入所述非線性荷載-位移曲線；

將所述軌枕依據第二實體單元模擬，并賦予第二密度、第二彈性模量和第二泊松比。

8.根據權利要求1所述的彈性分開式扣件系統鐵墊板下組合剛度的設計方法，其特征在于，所述將所述非線性荷載-位移曲線導入所述鐵墊板-板下墊層-軌枕三維實體有限元模型中，以計算得到鐵墊板下組合剛度的步驟包括：

依次在所述鐵墊板-板下墊層-軌枕三維實體有限元模型上施加模擬錨固螺栓預緊力與模擬列車荷載，得到所述鐵墊板的位移差，所述位移差表示施加所述列車荷載前后所述鐵墊板于軌底外側的位移變化值；

通過以下公式計算所述鐵墊板下組合剛度：

K＝F/S，

其中，K表示所述鐵墊板下組合剛度，F表示所述模擬列車荷載，S表示所述位移差。