为保障冻胀土地基条件下有轨电车运营期安全，需研究列车移动荷载作用下季节性冻土环境下有轨电车轨道的动力响应。依托张家口崇礼奥运赛区有轨电车项目，选取典型黑色黏土为代表性冻胀土体，重点测试了温度变化时该土体的水力特性及力学行为；将有轨电车轨道简化为无限长均质直梁，将地层考虑为Pasternak双参数地基，基于Euler-Bernoulli梁理论推导列车荷载作用下轨道动力响应的解析表达式，通过参数化分析研究土体冻融行为对轨道动力响应的影响规律。结果表明：季节性冻融行为会对有轨电车动力响应产生影响，且随着地基土温度的升高，土层动刚度系数会逐渐降低，轨道的动力响应趋于放大。

基于高速列车运行引起的轨道-桥梁-桥墩-季节性冻土区场地的地面振动和沉降问题,选取哈大高速铁路铁岭至四平段某桥墩及周围基础场地为测试段,对实测数据从时域和频域两方面进行分析,研究了桥墩及周围不同场地的振动特性,结果表明:桥墩和基础场地的振动特性存在很大的差异,基础场地对振动有放大效应,且不同基础场地对振动的放大效果也明显不同。结合实测概况建立了桥墩-基础场地有限元数值模型,分析桥墩及基础场地在不同季节的振动传播特性,以及基础场地土体内部的应力分布情况,并利用累积塑性应变模型对重复列车荷载作用下季节性冻土区基础场地的沉降变形进行分析,发现场地振动加速度峰值随与桥墩距离R的增大而衰减,且在冻结季的振动衰减速度明显小于非冻结季的;基础场地地表的累积沉降在距桥墩R=0.5 m处最大,且随着列车荷载作用次数的增加而增加,最后逐步趋于稳定。

为了研究列车荷载作用下季节冻土区铁路路基的动力响应规律,采用ABAQUS有限元软件建立京哈铁路路基模型,平衡初始地应力,并以此为基础,对单次列车荷载以及长期列车作用下的高铁路基进行动力响应数值模拟分析。结果表明,在单次列车、列车长期荷载作用下,对比不同时期路基的位移场、应力场变化情况,得出季节性冻土区夏季温度较高时,单次列车荷载下路基表面竖向位移、速度、加速度、应力值均大于冬季,在相同深度处各值的衰减程度也大于冬季;同一时期单次列车荷载与列车长期荷载分别作用下,单次列车荷载作用下的路基竖向位移与应力等值大于列车长期荷载作用下的结果。

采用有限元软件建立列车荷载作用下冻土路基结构动力反应的数值模型,分析了列车荷载作用下冻土路基动力响应沿深度方向的分布规律,并探讨了冻土层和列车速度对路基振动反应的影响规律。所得结论为铁路路基设计和加固提供了理论依据。

冻土路基土体的物理性质与温度有密切关系,在不同的季节,路基内的变形场和应力场会相应发生变化.为了说明路基内变形场和应力场的季节性差异,以青藏铁路某断面为例,对冻土路基在有、无列车荷载两种工况下进行了数值模拟,系统分析了两种工况下路基内的变形场和应力场特点.结果表明:路基修筑后,在自重作用下会产生较大瞬时变形;由于路基内温度场随时间变化,路基内各点的位移也随时间发生变化,且位移时程曲线与温度时程曲线大体呈负相关.在有、无列车两种工况下路基竖向位移分布都是由道砟中心向路基内部逐渐减小,但数值明显不同;由列车荷载引起的最大竖向附加变形发生在路基顶面中心点,在10月15日、1月15日、4月15日,变形量分别为-4.94 mm、-3.24 mm、-2.56 mm.对于路基底面中心点和地基浅层中心点,由列车荷载引起的附加应力在10月15日最大、1月15日次之、4月15日最小,附加应力最大达到19.48 kPa;列车荷载主要影响路基上部土体应力分布,对下部土体应力分布影响较小.