洪振發臺灣大學：工程科學及海洋工程學研究所施光夏Shih, Kuang-HsiaKuang-HsiaShih2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/51044非道碴式軌道目前在國內部分橋樑、隧道以及新興的軌道系統已開始採用，尤其是新建的捷運與高鐵均採用無碴軌道，也逐漸累積可用研究成果。但是當列車行經混凝土路面或高架橋與土路基交界，或有碴到無碴軌道交界等兩種軌道系統交接處，由於介面不同可能引起額外的衝擊之動態反應，本文重點在探討過渡段此介面的動態反應。由於結構不同介面所引起額外的衝擊之動態反應方面的相關研究不多見，因此，本文即對此一過渡段軌道系統之動態反應進行分析與探討，以期能提升未來台灣在過渡段軌道特性的掌控能力。本文所探討的過渡段軌道的動態特性，內容大致分為兩個部份： 一、對於非道碴式軌道系統（直結式軌道系統）與道碴式軌道系統交接處中設置不同勁度之彈性襯墊，以及不同大地支承交接處，藉由LS-DYNA來計算鋼軌、軌床的動態反應，並比較在20米過渡段軌床後無設置10米軌床之軌道系統之反應。 二、以ANSYS計算出簡化後模型之模態形狀及自然頻率，進一步檢討輪軌共振、軌枕間距、支承勁度與行車速度間之關係。 模型分析方面，本文將軌道模型簡化，以彈性離散支承模擬鋼軌彈性襯墊、軌枕彈性襯墊、道碴支承以及大地支承（包括混凝土及土壤）。When trains pass the connection between concrete part and ground part, viaduct part and ground part, or ballast and non-ballast system, the interface between different structural types may induce higher dynamic response due to the impact of discontinuous stiffness of structure . This paper focus on the dynamic characteristic of the transition rail structures. The subjects of this paper divides into two parts: (1) Study on the effects of different stiffness of elastic supports in the connection between ballast and non-ballast railway system to analysis the dynamic response of track and ballast bed. We use LS-DYNA to calculate the response of rail and track structures. (2) Utilize ANSYS to calculate the mode shape and natural frequency of simplified model, moreover we discuss the rail-wheel resonance, distance of sleeper, stiffness of support and train’s velocity relationship.目錄 摘要 一 目錄 三 圖目錄 五 表目錄 九 符號表 十一 第一章：導論 1 1.1動機與目的…………………………………………… 1 1.2文獻回顧……………………………………………… 2 1.3研究範圍……………………………………………… 4 第二章：計算理論介紹 6 2.1結構動態特性簡述…………………………………… 6 2.2 LS-DYNA暫態分析方法……………………………… 10 2.2.1直接積分法…………………………………… 11 2.2.2 中央差分法…………………………………… 13 第三章：移動載重引起之樑振動 17 3.1有限元素分析模型檢討……………………………… 17 3.2討論不同負載狀況與不同時步下之影響…………… 22 3.3與參考文獻計算例比較……………………………… 32 3.4結果討論……………………………………………… 34 第四章：軌道過渡段之動態分析 35 4.1過渡段有限元素模型介紹…………………………… 35 4.1.1軌道系統介紹………………………………… 35 4.1.2模型基本資料………………………………… 38 4.2過渡段軌道系統於於道碴與無道碴段連接處之 鋼軌動態分析………………………………………… 42 4.3過渡段軌道系統於軌床接縫及不同地基交接處之 動態反應……………………………………………… 54 4.4列車型經過渡段軌道系統之動態反應……………… 63 4.5結果與討論…………………………………………… 70 第五章：輪軌共振、支承勁度、軌枕間距 與行車速度關係檢討 73 5.1分析模型介紹………………………………………… 73 5.2鋼軌之模態分析……………………………………… 75 5.3利用數值簡算法探討輪軌互制行為………………… 77 5.4行車速度於過渡段軌道動態反應之影響…………… 80 5.5以Moving Sprung Mass模擬不同行車速度下之鋼軌動態反應………………………………………………… 93 第六章：結論與展望 100 6.1結果討論 100 6.2未來展望 101 參考文獻 1031735325 bytesapplication/pdfen-US輪軌共振過渡段軌道彈性離散支承wheel-track resonancetransitional rail structureelastic discrete supportthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/51044/1/ntu-93-R90525040-1.pdf