高速铁路散体道床宏细观力学行为

本书为“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册。本书内容基于作者所在课题组近年来使用离散单元法、有限差分法和车辆-轨道耦合动力学理论开展的道床宏细观力学行为模拟研究成果，以及高速铁路道砟集料试验和全尺寸道床模型试验研究成果。全书共7章，第1章绪论回顾了近年来散体道床理论与试验研究进展，论述离散单元法的基本原理，第2章论述了道床离散元建模方法及模型参数的标定，第3～5章分别论述高速铁路道床宏细观动态响应特性、高速铁路散体道床累积变形及道砟劣化形式和有砟轨道过渡段宏细观力学行为，第6章论述道床动力稳定过程中的力学行为与性能演变，第7章展望了道床力学行为分析与调控技术发展趋势。 本书内容紧扣轨道工程实际，理论探索性强，适合铁道工程领域科研人员和工程技术人员、工务运营维护与管理人员参考，也可作为高等院校铁道工程、岩土工程、载运工具运用工程等专业研究生和高年级本科生的教材或参考书。

第1章 绪论
1.1 道床功能与质量状态参数
1.2 国内外道床理论与试验研究现状
1.2.1 道床宏观力学行为研究
1.2.2 道床细观力学行为研究
1.2.3 道床强化技术研究
1.3 离散单元法基本原理与方法
1.3.1 基本思想与计算原理
1.3.2 颗粒接触与黏结模型
1.3.3 不规则颗粒的模拟方法
第2章 道床离散元建模及参数标定
2.1 道砟几何形态获取与重构
2.1.1 二维几何形态
2.1.2 三维几何形态
2.2 道砟颗粒离散元模拟
2.3 道床离散元建模
2.4 扣件及钢轨的离散元模拟
2.5 道床离散元模型参数标定
2.5.1 道砟黏结颗粒模型参数标定
2.5.2 道砟颗粒接触参数标定
第3章 高速列车荷载作用下道床的宏细观动态响应
3.1 列车动荷载模拟方法
3.2 道床力学行为的二维离散元模拟
3.2.1 道砟接触力与颗粒应力
3.2.2 道砟颗粒运动的空间分布
3.2.3 道砟颗粒振动响应特征
3.3 道床力学行为的三维离散元模拟
3.3.1 道砟接触力和道床应力的空间分布
3.3.2 道砟振动响应的空间分布
3.3.3 不同位置道砟颗粒振动比较
3.4 行车速度对道床动态响应的影响
3.4.1 不同行车速度的列车动荷载
3.4.2 对道砟接触力和道床应力分布的影响
3.4.3 对道砟颗粒振动响应的影响
第4章 高速铁路道床累积变形与道砟劣化形式
4.1 全尺寸有砟道床模型试验装置
4.1.1 试验台与加载系统
4.1.2 测点布置与测试方法
4.1.3 试验加载与数据采集
4.2 道床累积变形试验结果分析
4.3 道砟劣化试验结果分析
4.3.1 试验方案与方法
4.3.2 道砟劣化形式及统计分析
4.4 道床累积变形的离散元模拟分析
4.4.1 小尺寸道床离散元模型
4.4.2 小尺寸道床离散元模型等效输入荷载
4.4.3 小尺寸道床离散元模型的试验验证
4.4.4 简谐荷载下道床累积变形模拟分析
4.4.5 简谐荷载下道床累积变形的细观机理
4.4.6 列车荷载下道床累积变形模拟分析
4.4.7 道砟颗粒摩擦因数对道床变形行为的影响
4.5 列车荷载与简谐荷载下道床累积变形比较
4.5.1 列车荷载等效模拟形式
4.5.2 道床累积变形比较分析
第5章 有砟轨道路桥过渡段的宏细观力学行为
5.1 过渡段主要结构形式
5.2 过渡段离散体-连续介质耦合模型
5.2.1 过渡段基础结构有限差分模型
5.2.2 离散-连续耦合计算方法
5.2.3 轨道过渡段列车动荷载
5.2.4 过渡段离散-连续耦合模型的试验验证
5.3 不同形式轨道过渡段的宏细观力学响应
5.4 轨道过渡段力学行为的参数影响分析
5.4.1 有无楔形填充层时过渡段动态响应对比
5.4.2 填充层弹性模量对过渡段动态响应的影响
5.4.3 填充层斜率对过渡段动态响应的影响
第6章 道床动力稳定过程中的力学行为与性能演变
6.1 轨道动力稳定车及工作装置
6.2 全尺寸道床三维离散元模型
6.2.1 全尺寸有砟道床建模
6.2.2 全尺寸离散元模型试验验证
6.3 三种密实状态道床的细观组构特性
6.4 三种密实状态道床的力学性能
6.4.1 道床支承刚度
6.4.2 道床横向阻力
6.4.3 道床横向阻力的分担
6.4.4 道床支承刚度与轨道支承刚度的关系
6.4.5 道床横向阻力与轨道横向阻力的关系
6.5 稳定作业时道床的动态响应分析
6.5.1 道砟振动响应特性
6.5.2 道砟运动的空间分布特性
6.5.3 道床动力稳定作业效果分析
第7章 散体道床力学行为分析与调控技术展望
7.1 道床离散元模拟技术发展趋势
7.2 道床细宏观力学性能调控技术展望
7.3 道床宏细观结构设计与工程应用展望