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CRTSⅡ型板式无砟轨道因具有整体性好、铺设精度高等特征,使得列车在高速运行时具有更高的平稳性,因此在高速铁路建设中得到广泛的应用。但因施工质量、复杂环境和服役时长增加等因素,路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道的支承层开始出现劣化现象,给高速列车的安全运行带来一定的威胁。为了分析支承层劣化后的损伤变化和对轨道结构力学性能的影响,本文对现场下道的支承层材料进行钻心取样,开展单轴压缩试验研究;利用试验结果,并基于材料塑性损伤本构模型,采用有限元软件ABAQUS建立了路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道静力性能分析模型,分析在整体温度荷载、温度梯度荷载、车辆荷载及其耦合作用下支承层劣化对轨道静态服役性能的影响;最后,利用ANSYS/LS-DYNA显式动力学软件,建立车辆-路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道垂向耦合动力学模型,研究了支承层劣化对车轨动态性能的影响。主要内容如下:(1)混凝土芯样取自支承层上部和下部,将支承层分为上下层,单轴压缩试验结果表明:支承层上层混凝土强度整体小于下层、轨下混凝土强度小于板中,并且不同路段支承层之间也存在一定的差异;其中两块轨下位置对应的支承层上层芯样强度分别为7.50 MPa、10.39 MPa,支承层下层板中位置强度分别为16.67 MPa、21.69 MPa,相差分别达到9.17 MPa、11.30 MPa,均超过最大值的50%,因此CRTSⅡ型板式无砟轨道服役性能分析中需考虑支承层上下层强度差异的影响。(2)支承层材料性能劣化使得轨道结构静态服役性能相对于设计条件存在较大的差异,会造成支承层损伤、轨道板纵向应力、支承层垂向位移等指标发生不同程度的增加;在整体温度变化50℃时,相对于理想条件,支承层劣化后支承层最大压损伤增加了0.147,是劣化前的5.6倍;轨道板纵向应力变化较小,只增加了0.1 MPa,最大垂向位移增加了0.16 mm,增加了损伤前的46%;支承层最大垂向位移增加了0.23 mm,约是劣化前的2倍;所以,在整体温度作用下支承层劣化对轨道结构的压损伤,轨道板和支承层的垂向位移影响较大。在轨道结构表面温度为50℃的梯度温度下,相对于理想条件,支承层劣化后轨道板纵向应力增加了0.11 MPa,轨道板和支承层垂向位移基本不变;所以,梯度温度作用下轨道结构受支承层劣化影响较小。在整体温度变化50℃和列车荷载作用下,相对于理想条件,支承层劣化后支承层最大压损伤增加了0.155,约是劣化前的5.3倍;轨道板纵向应力几乎不变,垂向最大位移增加了0.13 mm,增加了劣化前的11%;支承层垂向位移最大增加了0.16 mm,增加了劣化前的12%;所以,整体温度和列车荷载作用下支承层损伤受支承层劣化影响严重。在轨道结构表面温度为50℃的梯度温度和列车荷载作用下,相对于理想条件,支承层劣化后支承层的损伤面积和深度增大;轨道板纵向应力增加了0.16 MPa;轨道板和支承层垂向位移基本不变,所以梯度温度和列车荷载作用下支承层劣化加大了轨道结构损伤面积和深度,其他影响较小。(3)随着支承层劣化程度的增大,钢轨和轨道板的最大垂向位移增加较小,支承层的劣化使得轨道结构出现微小变形;支承层出现劣化后,车体、转向架、轮对和轨道板的垂向振动加速度减小,轮重减载率也减小,从本文研究的列车垂向振动加速度和轮重减载率方面考虑,支承层劣化不影响车体稳定性和安全性。