铁路碎石道砟静态压碎行为数值模拟

张 徐， 赵春发， 翟婉明

(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川 成都610031)

大量现场观测表明，在列车荷载长期往复作用 下，道床内部的碎石道砟会出现不同程度的破碎与粉化现象［1］. 道砟破碎和粉化会导致道床脏污与板结，使道床弹性下降，并增强轮轨动力作用，加快道床宏观残余变形和轨道结构沉降，进而恶化轨面几何状态，加剧轮轨动力作用.如此恶性循环，可能导致轨道结构状态超过安全使用限度，引发行车安全事故.我国既有铁路经过6 次大提速后，干线旅客列车最高时速达到200 km/h 以上;2008 年以来，建成并开通时速200 km/h 以上高速铁路1 万余km(截止2013 年底).伴随我国铁路提速与高速化发展，道砟破碎、粉化导致的有砟轨道道床病害问题日益突出，由道床病害引起的轨道养护维修工作量显著增加，这需要深入研究碎石道砟及散体道床的力学行为与劣化机理，并在掌握道砟破坏和道床变形基本规律的基础上，发展、完善提速及高速有砟轨道结构设计、养护维修理论与方法.

道砟破碎与道砟颗粒强度及其承受的荷载有关，也与道砟材质及其内部应力分布、微裂缝缺陷有关［2］，研究单个道砟破碎的细观力学行为有利于揭示道砟颗粒间相互接触导致破碎的机理.国内外学者通过静态压碎试验研究了道砟颗粒的强度特征，如McDowell、苏勇等分别测试了粒径10 ～50 mm 道砟的静态压碎强度，指出单颗粒道砟静态压碎的特征强度服从Weibull 分布［3-5］.

室内试验可……