文档名：循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究
摘要：为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验.通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等.研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75～22.4mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36～5.2mm,平均磨耗深度为0.03～0.62mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度一致,并且更为灵敏;试样轴向累积塑性应变、阻尼比与回弹模量均随动应力幅值的增大而增大.研究结果可为重载铁路散粒体有砟道床长期服役性能劣化评估及其养护维修提供理论依据和技术参考.
Abstract：Inordertostudythecharacteristicsofgranularwearandbreakageandmechanicalbehaviordeteriorationofgranularballastundercyclicdynamicloadofheavy-loadtrains,threelarge-scaledynamictriaxialtestsunderthreedifferentdynamicstressamplitudeswerecarriedout.Throughlaserscanningandthree-dimensionalreconstructionofdyedballastparticles,thewearandfracturecharacteristicsofballastparticleswithdifferentdiametersunderdifferentcyclicloadingstressstateserequantitativelyanalyzed.Themacroscopicmechanicalpropertiesandmechanicalbehaviordeteriorationofsamplesundercyclicloadingwereanalyzedindepth.Theresearchresultsareshown.Aftercyclicloading,theballastparticlesaregenerallybrokenfromtheoriginalparticlesizetotheadjacentparticlesize,andoccasionallybrokentotheseparatedparticlesize.Inaddition,asmallamountofballastparticlesaccountingforabout1%ofthemassarebrokentotheminimumparticlesizeof4.75～22.4mm.Underthesamecyclicloadingdynamicstressamplitude,withtheincreaseofparticlesize,themassproportionofballastparticlesbrokentotheadjacentparticlesizegenerallyincreases.Duringcyclicloading,therearethreetypicaltypesofparticlewear:sharpanglewear,edgewearandsurfacetexturechange.Themaximumweardepthofparticlesunderdynamicstressamplitudeof230kPa(correspondingto25taxleload)is0.36～5.2mm,andtheaverageweardepthis0.03～0.62mm,thedegreeofparticlewearincreaseswiththeincreaseofparticlesize,andthenumberandprobabilityofsharpcornerweararemore,followedbyedgewear.Beforeandaftercyclicloadingtriaxialtest,thevariationamplitudeofparticlecontentofeachparticlegroupandthedeviationdistanceofgradingcurveincreasewiththeincreaseofdynamicstressamplitude,andthethreeparticlebreakageindexesofBg,BrandBBIincreasewiththeincreaseofdynamicstressamplitude,bothBrandBBIhavethesamedegreeofresponsetochangesindynamicstressamplitudeandaremoresensitive.Theaxialcumulativeplasticstrain,dampingratioandreboundmodulusofthespecimenincreasewiththeincreaseofdynamicstressamplitude.Theresearchresultscanprovidetheoreticalbasisandtechnicalreferenceforthelong-termserviceperformancedeteriorationassessmentandmaintenanceofheavyhaulrailwaygranularballastbed.
作者：肖源杰 张冲冲 王萌 华文俊 Author：XIAOYuanjie ZHANGChongchong WANGMeng HUAWenjun
作者单位：中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410075中南大学土木工程学院,湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(1)
分类号：U213.72
关键词：道砟 循环加载三轴试验 三维激光扫描 颗粒破碎 磨耗深度
Keywords：ballast cyclicloadingtriaxialtest 3Dlaserscanning particlebreakage abrasiondepth
机标分类号：TU411U213.71TU391
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家自然科学基金，中国铁道科学研究院科技研究开发计划重大课题，中国铁道科学研究院科技研究开发计划重大课题，重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学)开放课题循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(1)肖源杰 张冲冲 王萌 华文俊为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验.通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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