基于概率密度演化理论的尼尔森体系拱桥吊杆应力冲击系数研究

基于概率密度演化理论研究列车动力荷载作用下尼尔森体系拱桥吊杆的应力冲击系数问题.提出基于概率密度演化理论和列车—轨道—桥梁耦合动力学的吊杆随机动应力分析方法.利用数论选点法得到代表性轨道不平顺随机激励样本,基于等效Hertz线性轮轨接触关系建立的列车—轨道—桥梁耦合系统动力学模型.以济青高铁线路某尼尔森体系提篮式拱桥为研究对象,基于概率密度演化方法分析车速和轨道不平顺等级对吊杆动应力均值、标准差和概率密度结果等随机振动特征的影响规律.研究结果表明:尼尔森体系拱桥吊杆动应力标准差和应力冲击系数受轨道随机不平顺激励影响显著,并随着轨道不平顺程度的减小而减小;列车处于桥梁跨中时,概率密度分布范围最宽,峰值最小;吊杆动应力均值受车速影响较小,各车速条件下的动应力标准差和应力冲击系数分布规律不一致;边吊杆处动应力均值最小,动应力标准差和应力冲击系数最大,铁路运营期应保证线路的高平顺性要求.     

轨道不平顺引起路基翻浆冒泥机理研究

在朔黄线翻浆冒泥较严重的区段进行了现场试验,对比了钢轨轨缝处和钢轨平顺段的动应力幅值大小,列车的轴重、运行速度对路基竖向动应力的影响。试验表明:正对钢轨接缝处路基的竖向动应力约为平顺段的1.6倍,此时传给路基的荷载不能简单地认为是循环荷载而是冲击荷载,路基土在降雨和过大动应力下迁移到线路表面进而表现为翻浆冒泥;竖向动应力随轴重的增加呈非线性增长,随着速度的增长以波浪形式增长。     

振动压路机压实动力特性试验研究

为分析振动压路机的压实动力特性,通过现场试验,测试了18 t振动压路机在碾压过程中路基产生的动应力,分析了距离压路机不同深度处在不同碾压次数条件下的动应力规律,结果表明,一次碾压过程中达到75%最大动应力的作用次数为10～12次,碾压8次后,竖向应力基本趋于稳定,不随碾压次数增加而增加,为保证上层碾压层的压实效果,下层模量应达到一定的模量值.     

既有线提速路基动力响应特性研究

通过沪宁线提速路基的现场动态试验,在实测轨道不平顺、车速为120~200 km.h-1情况下,采用动力有限元方法计算铁路路基的动力响应。分析路基动应力的分布形式、路基动应力随列车速度的变化规律、路基动应力随深度的衰减规律,以及道床厚度、路堤高度对路基动应力影响规律。研究表明:路基动应力随列车速度的提高而呈线性增加;路基动应力总体上呈双峰的马鞍型分布,且随着路基深度增加,双峰的幅度减小,直至双峰消失,变为路基中心动应力最大的单峰型;随道床厚度的增加,路基竖向动应力显著减小;路堤高度的增加对路基动应力的影响不大,但可有效减小地基表面的动应力。     

中低速磁浮车辆下滑台动态应力试验研究

对中低速磁浮车辆的下滑台进行动态应力试验,结果表明下滑台销孔处受到多变应力作用,且应力范围较大.通过原因分析,重新设计下滑台结构,动应力试验结果较之前有明显降低.疲劳评估结果满足中低速磁浮列车的运营需要.     

CRTSⅢ型无砟轨道基础结构冲击试验与数值分析

利用CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基系统实尺模型开展落轴冲击试验,同时运用Ansys/LS-Dyna软件进行轨道-路基落轴冲击动力有限元模拟分析,在试验结果和数值结果对比验证的基础上,系统研究落轴荷载作用下轨道和路基结构动应力分布规律,比较落轴高度和加载位置对动应力分布的影响。研究结果表明:试验结果和数值结果具有较好的一致性,两者可以相互验证,互为补充。轨道结构各层动应力均在钢轨正下方达到最大值,动应力幅值沿线路横向分布总体上呈驼峰形分布;沿线路纵向大致呈正态分布,自密实层应力幅值在板端附近有明显地回弹。路基动应力幅值底座板宽度范围内,沿横向分布比较均匀,在底座板宽度范围外快速衰减;沿线路纵向大体上呈正态分布;路基动应力幅值沿深度的衰减速度随着深度的增加而减小,在基床内衰减较快,基本呈线性或者分段线性衰减,在路基本体内衰减非常缓慢。轨道和路基动应力幅值总体上随落轴高度增加而线性增加,但沿线路纵横向分布规律不变。相对于板中加载,板端加载时轨道和路基各层面动应力幅值均有所增大,越靠近加载点增幅越明显,但是2种加载条件下轨道和路基结构应力幅值分布规律基本一致。     

海上深水倾斜岩面钻孔桩施工

针对厦门跨海特大桥128号墩海上深水倾斜岩面的特点,提出采用依托栈桥先搭设施工平台,在无钢护筒的情况下采用钻机冲击倾斜岩面使之基本平整,然后插打钢护筒并在钻进过程中跟进钢护筒,同时提出了泥浆循环及收集方法,防止污染海域.工程实践表明,该施工方案设计合理,能满足工程的需要,对同类桥墩施工有借鉴意义.     

基于实测动应力分析的车轴台架试验谱编制

通过长距离线路动应力测试,编制适用于车轴磁粉探伤周期优化研究的台架试验谱.首先,分析测试结果中车辆载重、线路工况、运行交路对车轴动应力的影响,并考虑车轮失圆的影响,确定不同影响因素的灵敏度;然后,进行应力谱极值推断,得到车轴外推应力谱;最后,得到台架试验谱,并开展台架疲劳试验.结果 表明:车轴最大应力截面上的最高频次应...     

上海地区软土的循环累积孔压模型

基于上海地区饱和软土动三轴试验成果;通过对累积孔压和累积变形影响因素及发展规律相似性进行分析,将Parr提出的循环累积变形方程进行转换,引入动强度参数并提出等效循环动应力水平概念,建立能综合考虑列车荷载循环次数、静偏应力和和动偏应力耦合作用、固结方式等影响因素的上海地区软黏士累积孔压模型.结合试验结果对模型进行验证,确定不同试验条件下模型中试验常数.结果表明:模型能够较好地反映多种因素对软土循环累积孔压影响.模型仅适用于正常固结软黏土且循环应力比大于循环应力比阈值而小于临界循环应力比的情况.为提高模型计算和预测精度,用室内试验确定模型中试验常数值时,应采用跟现场实际相符的加载和固结条件.     

填石路堤强夯加固施工参数及路基动应力响应规律研究

贵州西部山区的高速公路常采用高填石路堤,强夯法是控制高填石路堤填筑质量的有效方法之一。为确定填石路堤的强夯加固施工技术参数、探讨强夯冲击能量作用下填石路堤内部动应力响应规律,通过现场试验和FLAC3D数值模拟进行研究。采用动土压力盒、位移观测元件,测试强夯冲击能量作用下的动应力以及夯坑沉降量、夯锤周边地表变形等数据,并将现场测试结果与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明:在夯击能量3 000 kN·m下,强夯加固单点夯击次数为12击、夯点间距为4.5 m;强夯作用下填石路堤内部动应力峰值随深度呈指数形式衰减,并且根据动应力峰值的随深度衰减曲线,获得了夯击能量3 000 kN·m下填石路堤强夯有效加固深度为5.0 m。研究结果可为类似工程确定强夯加固施工参数及有效加固深度提供指导。     

地铁动车转向架构架使用寿命不足原因分析

为了评估转向架构架使用寿命,对某地铁车辆在正式运营线路上进行了动应力测试。试验结果表明,构架横梁上有两处测点等效应力超过标准限度,无法满足车辆使用寿命要求。通过测试数据时域图分析以及线路普查,认为是由于轨缝平直度超标,导致车辆通过轨缝时振动冲击增加,引起测点等效应力超过标准限度。在对线路轨缝打磨处理后再次进行了线路测试,表明测试结果满足标准限度要求。     

绝缘护层对动车组电缆连接器雷电冲击闪络电压的影响分析

为提高动车组高压设备箱电缆连接器端部中心点到箱体内壁间空气间隙的雷电冲击电压耐受值,基于串联介质分压原理和静电场理论,分析护层结构及位置对改善电场分布、提高雷电冲击闪络电压耐受性能的可行性。通过理论及仿真验证不同厚度、不同安装方式的护层组合安装方式的设计效果,表明空气间隙中加装的护层厚度及位置影响电场强度分布。试验结果表明:2mm厚护层经50次左右的试验后被击穿;大于3mm厚的护层经300次试验后依旧完好。紧贴电缆连接器端部,包覆两层护层后的雷电冲击闪络电压值可达235kV,提高值为80kV,结论可为现场应用加装护层提高间隙雷电冲击闪络电压耐受值提供依据。     

淤泥质粉质黏土温控动三轴试验

针对宁波市轨道交通2号线一期工程,利用温控动三轴试验系统,开展淤泥质粉质黏土的动力特性试验,研究温度、加载频率、动应力幅值对土体的累积塑性应变、动弹性模量、阻尼比和孔压等的影响。结果表明:淤泥质粉质黏土的动力特性发展规律受动应力幅值的影响很大,当动应力幅值接近临界动应力时,增大振动频率会降低临界动应力值;在相同应力水平下,淤泥质粉质黏土的强度随着温度的升高而增大,呈现热硬化趋势;在不同的动应力幅值、振动频率和温度下,淤泥质粉质黏土的动弹性模量和阻尼比随动应变的增大而减小,动应变随动应力比的增大而增大,近似呈线性增长。     

流沙夹层钻孔灌注桩钢护筒起拔时间数值分析

钻孔灌注桩于流沙夹层施工，流沙夹层应力会对成桩质量造成影响，工程中需依靠钢护筒护桩以确保桩基质量。为保证桩基整体质量钢护筒通常不被拔出，基于桩基受力状态适时起拔钢护筒以提升经济效益的相关文献极少。为确保起拔钢护筒后桩基稳定性，利用有限元软件ABAQUS建立桩土模型，模拟混凝土在达到初凝时间6 h前其强度随时间变化规律，研究在流沙夹层应力下钻孔灌注桩桩身位移及桩顶竖向承载性能。结果表明：在流沙夹层钻孔灌注桩施工过程中，桩身最大位移出现在流沙夹层范围内，证明流沙夹层地质会影响钻孔灌注桩成桩质量；在桩身混凝土灌注3 h后起拔钢护筒，桩径收缩值(缩颈值)小于规范允许限值，竖向承载力达到极限承载力的20%。基于此，在流沙夹层钻孔灌注桩施工过程中，可在灌注混凝土3 h后起拔钢护筒以提高施工效率与经济效益，但此时桩身无法立刻承受过大竖向荷载。     

陡坡地段桩板结构路基动荷载作用响应分析

为了研究陡坡路基桩板结构动荷载作用的响应规律,利用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,对杭黄客专某桥隧间陡坡短路基道砟与填料的动应力传递、加速度、动应力时程对比及板结构应力分布等进行研究。数值模拟结果表明:道砟层表面的最大加速度幅值约为1. 8 m/s~2,较填料的最大幅值(约1. 3 m/s~2)高出约27. 7%;填料处的最大动应力(37 kPa)远小于道砟上的最大动应力(74kPa),约为道砟层最大应力的一半;板上最大正应力约为70 kPa;最大负向应力约为181. 5 kPa。研究表明:道砟层对于动加速度的衰减作用和动应力的消散作用较为明显;板上应力最大位置位于桩顶处,最大正应力的位置为左排与中排桩桩顶处,最大负向应力的位置为右排桩桩顶处。     

高速铁路桩网复合地基低矮路基动静荷载传递特性研究

在某高速铁路低矮路基DK849+557和DK849+575断面(路基高度3.0m和3.2m)进行了路基填筑试验和现场原位1∶1动载模拟试验。路基填筑试验表明,静态填筑荷载应力基本符合半球形理论假设,桩间土应力实测值与计算结果较为一致。550万次模拟动载试验表明,整个过程中路基不同深度处静态应力、动态应力和动变形水平略有波动,土拱基本处于稳定状态;动应力在路基土拱中基本按照均质体进行传递;提出了路基面动荷载引起CFG桩桩网复合地基桩间土应力采用Boussinesq公式进行计算的方法。     

铁路隧道基底病害整治现场试验研究

以蜈蚣岭隧道病害整治为例,采用动力试验检测技术,对两种不同铁路隧道基底工况在列车运行荷载作用下的动、静应力以及加速度进行现场测试。试验结果表明,隧道基底结构受列车冲击振动作用明显。作用于隧道基底结构上的最大动应力值在0 3MPa以内,而在列车限速(<30km·h-1)行驶条件下基底结构上的最大峰值加速度达5 80m·s-2。在列车荷载作用下,两种不同基底结构的动力响应测试结果比较表明,采用20cm厚钢筋混凝土,且隧道基底与基岩之间加铺粘性防水层的隧道基底结构形式更优。     

土工格室加固基床的动应力传播原理

在阐述采用土工格室加固铁路基床的静力学思路之后,依据列车产生振动应力,结合波动理论,分析了动应力在切床之后的砂层、土工格室加固层及土路基中的传递,建立了动应力的分层计算公式,有效地解释了动应力的衰减原理,并针对浙赣线某工点的处理实例,分析了各层的应力。     

高速铁路正交异性钢桥面板关键结构细节动力系数试验研究

结合高速动车组通过南京大胜关长江大桥时主桥正交异性钢桥面板典型结构细节动应力的测试,研究与铁路桥梁疲劳性能紧密相关的不同车速条件下正交异性钢桥面板典型结构细节的动力系数.结果表明,各结构细节的传统应力极值动力系数离散性偏大,基本上处于1.0～2.0之间,个别甚至小于1.0.因此,综合考虑动车组高速通过时桥梁整体振动与桥面板局部振动叠加、整体动应力与局部动应力叠加对结构细节局部动应力最大、最小值分配比例的影响,针对采用正交异性钢桥面板的高速铁路桥梁,提出结构细节的动力系数应以应力幅动力系数代替传统应力极值动力系数.与应力极值动力系数相比,应力幅动力系数的离散性显著降低,其值基本上集中在1.0～1.6之间,且没有出现小于1.0的情况.     

基于等效结构应力法的焊接构架疲劳损伤评估

针对在线路运营过程中某型焊接构架横、侧梁连接处多次出现疲劳裂纹的问题,建立包括3条关键焊缝在内的焊接构架有限元模型,利用等效结构应力法对构架关键部位进行疲劳损伤评估,并与构架线路动应力试验进行对比分析。结果表明:等效结构应力法具有网格不敏感特性;仿真分析得到了焊接构架关键焊缝的应力分布特征,3条关键焊缝处的最大等效结构应力分别为125.1、103.0、167.4MPa,计算得到其疲劳损伤值分别为2.13、1.16、5.30,均大于损伤值0.5;构架线路动应力试验得到的各关键测点疲劳损伤值与等效结构应力法的计算结果较为吻合,验证了等效结构应力法在焊接构架疲劳损伤评估时的有效性和可靠性。