路基上双块式无砟轨道道床板疲劳可靠度研究

双块式无砟轨道是我国进行技术引进、消化吸收和再创新的无砟道结构型式之一，在我国大规模铁路客运专线建设中得到广泛应用。双块式无砟轨道道床板在列车、温度梯度等循环荷载组合作用下，极有可能在服役期内产生疲劳破坏，而我国尚未建立相应的、适合我国国情的疲劳设计方法，因此开展双块式无砟轨道道床板疲劳可靠度研究对于建立具有自主知识产权的设计体系具有重要意义。本项目拟发挥多学科交叉的综合优势，以轨道力学分析理论为基础，结合可靠度理论与疲劳理论，基于路基上双块式无砟轨道的结构和受力特点，考虑各种可变荷载的随机性及其组合作用，应用模型试验与现场测试、理论分析与试验结果相互映证的研究方法，建立双块式无砟轨道道床板疲劳可靠度预测模型，确定可变荷载的分布规律和统计参数，预测道床板疲劳寿命和疲劳失效概率，提出主要设计参数的取值范围及疲劳设计荷载组合系数，为我国双块式无砟轨道结构设计技术再创新提供技术支持和技术储备。

以路基上双块式无砟轨道道床板疲劳问题为背景，通过实地调研和模型实验，对道床板裂缝、气候环境、施工温度、温度梯度、路基不均匀沉降等参数进行了测试、统计与分析，得出了主要随机荷载的统计特征或拟合公式。基于有限单元法，建立了轴向温度及收缩荷载、温度梯度荷载、列车荷载、路基不均匀沉降荷载等作用下无砟轨道力学特性分析模型，编制了相应的计算程序，分析了典型荷载作用下，双块式无砟轨道的力学特性。根据道床板混凝土及钢筋应力时程曲线，运用Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则，结合钢筋、混凝土的S-N曲线建立了双块式无砟轨道道床板疲劳寿命预测模型，进行了双块式无砟轨道道床板混凝土及钢筋的疲劳寿命预测及影响因素分析，提出了道床板混凝土施工温度、路基不均匀沉降等主要设计参数的建议值。将轴向温度荷载、温度梯度荷载、列车荷载、路基不均匀沉降荷载视为随机变量，基于双块式无砟轨道结构疲劳寿命预测模型，进行了道床板混凝土及钢筋疲劳可靠度分析。根据道床板混凝土及钢筋疲劳可靠度分析结果，进行了道床板疲劳检算荷载组合系数研究。课题发表（含录用）论文11篇、其中EI源刊论文6篇，获科技进步奖1项，培养硕士研究生3人。研究成果为双块式无砟轨道道床板可靠度设计提供了理论依据。