重力式挡土墙列车荷载侧压力计算

铁路目前主要采用库伦理论进行重力式挡土墙列车荷载侧压力计算。针对在极限状态设计法中采用库伦理论计算存在的问题,讨论库伦理论、朗肯理论、弹性理论三种方法按极限状态设计计算列车荷载侧压力的适用性,研究国内外规范中列车荷载侧压力的不同计算模型,对比30 t轴重C96列车荷载侧压力的理论计算、有限元模拟及现场实测结果,分析不同墙高库伦理论、弹性理论土压力计算结果的合理性,得出列车荷载侧压力合力作用于挡土墙中部不利于挡土墙抗倾覆稳定的结论,按现行规范荷载模型采用库伦理论不能充分反映这一不利后果,建议加大荷载分布宽度予以改进,推荐在极限状态设计法中采用弹性理论计算列车荷载侧压力。     

国内外钢筋混凝土铁路桥梁设计方法比较分析

在介绍了工程结构设计方法的演变历史之后,对我国铁路桥涵设计规范TB 10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN 1992-2:2005中,钢筋混凝土铁路桥的设计方法和荷载组合进行了比较。分析表明,各规范考虑的主要设计荷载相同,但采用的荷载组合方法有所不同。我国铁路桥梁设计规范采用的是容许应力法;美国铁路工程协会标准采用两种方法,其中的使用荷载法与我国规范的容许应力法概念上相同;欧洲规范采用以概率论为基础的极限状态设计法,该方法能更合理地反映结构和构件的安全水平。各规范对裂缝和变形的控制和计算方法不同,我国铁路规范TB10002.3—2005裂缝和变形计算均采用荷载的标准值,美国铁路规范AREMA通过限制纵筋应力实现裂缝控制,不具体计算裂缝的宽度,变形计算采用未乘系数的荷载,欧洲规范EN 1991-1-1:2004裂缝和变形计算采用荷载的准永久组合。     

基于钢筋应力监测值的盾构隧道管片外部荷载正交数值反演分析方法

为研究盾构隧道管片外部荷载的分布特征，提出了一种基于钢筋应力监测值的管片外部荷载正交数值反演分析方法。以钢筋应力监测值为目标函数，该方法通过建立正交数值分析工况较好地反演了管片的外部荷载。研究表明：(1)该方法通过分析所提取的管片外部荷载试验因素，设置相应的试验因素水平，建立正交试验分析工况；基于三维有限元反演分析模型进行迭代计算，求解基于钢筋应力的监测值和计算值的目标函数，通过其均值和极差分析反演获得管片外部荷载最优解。(2)管片外部荷载影响因素包括竖向土压力修正系数、水压力修正系数、侧压力系数和地层抗力系数。(3)三维有限元反演分析模型建模要素包括三维实体管片和一维钢筋，管片接缝采用一维螺栓+二维界面进行模拟，地层采用仅受压曲面弹簧进行模拟。(4)算例最优解为竖向土压力修正系数为1.2、水压力修正系数为1.2、地层抗力系数为70 MPa/m、侧压力系数为0.35。     

论广深港客运专线深圳福田站益田路隧道2号竖井的设计

广深港客运专线深圳福田站益田路隧道2号竖井深55.07m,采用直径18.4m的圆形结构断面。本文以该竖井为例,系统地介绍了竖井结构的选型、竖井结构计算、竖井主体结构设计、围护结构设计、防排水设计、施工工法、工序等,以期对城市中超大、超深的竖井工程提供的有益的参考。     

青岛地铁某地下车站结构抗震数值模拟计算分析

为了研究地铁地下车站在地震荷载作用下的受力情况,以青岛地铁某明挖地下车站为例,通过静力法和时程分析法分别建立二维数值模型,对明挖地下车站标准断面的受力进行结构抗震性能模拟分析;对车站大里程端节点结构建立三维数值模型,进行结构抗震性能模拟分析。车站标准断面二维模拟计算结果表明,时程分析法与静力法2种计算方法得到的内力计算结果比较接近,顶板跨中、底板支座、底板跨中、侧墙支座、侧墙跨中均受静力法计算结果控制,顶板支座、中板支座、中板跨中受时程分析法控制,对比基本荷载组合、准永久荷载组合的内力及相应的配筋计算,地震荷载组合对车站结构各构件承载力并不起控制作用;大里程端节点结构三维模拟分析结果表明,车站结构各构件满足抗震设计要求。     

铁路桥梁钢筋混凝土构件抗弯设计

对我国铁路桥涵设计规范TB10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN1992—2:2005中,铁路桥梁钢筋混凝土构件受弯的承载力计算方法进行了比较。分析表明,美国AREMA的使用荷载设计法,与我国铁路规范的容许应力法概念上是相同的,但规定的容许应力小于我国规范。AREMA荷载系数设计法与欧洲规范的设计表达式相近,不同点是荷载系数设计法采用统一的强度折减系数,而欧洲规范分别采用混凝土和钢筋的强度设计值。美国规范使用荷载法较荷载系数法保守。     

装配式圆形衬砌环结构变形特性试验研究

盾构隧道一般采用预制管片拼装的方式施做衬砌结构。荷载作用下衬砌结构的径向位移及管片间接缝内外侧的张合位移是衡量这类装配式结构变形状态的基本指标。通过圆形拼装衬砌环结构的极限承载试验,获得了衬砌环结构径向位移和接缝张合位移随荷载发展的曲线,分析给出了其关键性能点的荷载、整体变形、径向位移、直径变化率以及接缝张合位移。     

基于非线性时程分析法的地铁盾构隧道抗震性能研究

采用非线性时程分析方法,通过有限元软件建立三维地层-结构模型进行抗震反应计算,揭示在三向地震波的作用下盾构隧道一系列时程反应特征。研究表明:在强震区地震波作用下,越靠近地表其加速度值越大,设计中适当加大盾构隧道的埋深是必要的;管片结构径向相对位移未出现明显增长,径向变形率基本位于规范允许范围内;管片结构纵向相对位移增长明显,可能超过规范允许范围,设计中管片纵向连接需加强;结构的同一位置可能受到拉压的循环作用,这对混凝土结构不利;同时发现管片结构内力最不利位置位于拱顶右45°附近。     

隧道结构采用极限状态法设计探讨与建议

研究目的:房建、桥梁等结构已经采用了概率极限状态法进行设计,且编制了相应可靠度规范。隧道结构由于统计特征的离散性、计算模型的多样性以及荷载分配的不确定性,设计以类比为主。目前隧道行业正推广采用极限状态法,但根据隧道结构特点,推广方式和方法值得探讨。研究结论:(1)采用极限状态法是设计趋势,但目前隧道设计以类比为主,计算为辅,隧道设计统计特征离散,计算模型多样,初支和二衬荷载分配不确定,因此初期只能形式上进行极限状态法转轨;(2)建议优先在荷载离散性相对较小的明洞和浅埋隧道中推广采用极限状态法设计;(3)应大力推广隧道受力监测,通过数据积累获取统计特征,为隧道设计全面采用极限状态法打下基础;(4)本研究成果可为极限状态法在隧道结构设计领域的推广应用提供参考。     

Ⅴ级围岩深埋双线铁路隧道衬砌结构设计影响因素分析

基于地层-结构和荷载-结构理论分别建立了数值计算模型,研究了仰拱矢跨比、侧压力系数、弹性反力系数对隧道开挖稳定性、二次衬砌承载性能的影响规律。结果表明:随着仰拱矢跨比增大,隧道因开挖引起的洞周位移减小,二次衬砌弯矩减小,轴力增大,安全系数增大;增大侧压力系数或弹性反力系数,均可提高二次衬砌结构的安全系数。建议在隧道结构设计中,岩性较好时可采用小矢跨比的仰拱结构,岩性较差时可采用大矢跨比的仰拱结构;为确保结构安全性,同一围岩级别下侧压力系数和弹性反力系数可选择规范中的下限值。     

京张高铁八达岭长城站大跨深埋三连拱围岩压力计算方法研究

大跨度深埋三连拱隧道具有开挖跨度大、施工工序复杂、各洞室协同受力等特点,支护结构设计需要进行荷载-结构模型验算,而荷载如何确定尚无成熟的计算方法。依托京张高铁八达岭长城站三连拱隧道工程,基于普氏平衡拱基本假定并借鉴深埋双连拱隧道荷载计算方法,推导出深埋三连拱情况下围岩压力计算解析解。研究表明:三连拱隧道围岩压力由拱部松散土压力和中隔墙共同承担;中隔墙的主动支撑作用非常重要,这与双连拱隧道的受力变化规律吻合;该计算方法适用于具备一定强度的接近松散体围岩;通过解析法计算结果与现场监测数据对比分析,水平与竖向围岩压力最大相对误差分别为9.75%和10%,验证解析法计算结果的合理性。     

侧阻附加弯矩对桥梁桩基水平承载力影响研究

为研究桩身被动侧竖向摩阻力对大直径桥梁基桩的水平承载特性影响,首先在抗力矩概念基础上分别建立任意桩身横截面竖向侧摩阻力产生的附加弯矩计算公式及其影响下的桩身单元受力微分表达式。基于传递矩阵法及Laplace正逆变换,分别得出考虑侧阻附加弯矩影响时桩身弹性段、塑性段的传递矩阵系数解。结合推导的桩端水平阻力本构模型和给定的迭代求解方法,进而得出考虑桩侧竖向摩阻力影响的桥梁基桩桩身响应解。通过试验对比验证了本文方法的合理性,证明了桩侧竖向侧摩阻力所产生的附加弯矩对桩基水平承载力的影响非常显著。最后开展了附加弯矩参数影响分析,结果表明:不同τ-s曲线作用时桩身最大变形降低幅度变化规律均类似;桩身最大变形降低幅度随着桩侧摩阻力τ-s曲线极限值τu的增加、临界位移su的减小而增加;当长径比Lb/d≥4时,可忽略桩端水平阻力的影响;当Lb/d≥10时,可忽略侧阻附加弯矩效应的影响;长径比相同时,桩径越大,相应的初始阶段最大位移降低幅度也越大。     

基坑开挖引起复合地基下卧双线地铁隧道附加荷载的计算研究

为研究基坑开挖时复合地基及竖向、横向"双洞效应"对下卧双线地铁隧道竖向、横向附加荷载的影响,基于Mindlin应力解,得到在复合地基侧摩阻力作用下隧道轴线上的竖向、横向附加荷载,通过迭代法计算得到"双洞效应"引起隧道轴线上的竖向、横向附加荷载,借助竖向、横向总附加荷载引起的隧道位移对比验证,并分析隧道位置改变对侧摩阻力和"双洞效应"引起隧道竖向、横向附加荷载的影响。研究结果表明:侧摩阻力和"双洞效应"对隧道竖向、横向附加荷载的影响是不可忽略的,其影响主要表现为减小隧道的竖向、横向总附加荷载,且影响范围不变;在施工条件和规范容许范围内,应尽量减小双线隧道之间的距离,以及增大隧道与基坑中点的距离;当需要严谨精确地计算小净距地铁隧道"双洞效应"引起的附加荷载时,必须选用迭代法计算。     

铁路桥梁钻孔桩的可靠度设计研究

结合铁路桥梁地基基础的可靠度规范改革，根据铁路桥跨荷载标准，应用随机场理论和“校准法”计算了现行桥规中钻孔灌注桩定值设计法的可靠度水准。对各类土层的单位极限摩擦力，端阻力及桩径进行了计算和变异性分析，根据铁路桥跨荷载分项系数，计算了钻孔桩承力的分项系数，总侧阻力及端阻力的分项系数。     

平竖曲线重叠地段线形参数对米轨车辆动力特性的影响

为合理确定山区米轨铁路平竖曲线重叠地段线形参数,基于动力学理论建立米轨车辆—线路动力学模型,分析山区米轨铁路线路平竖曲线重叠地段的竖曲线形式、竖曲线半径、圆曲线半径等变化对车线系统动力特性的影响。结果表明:平竖曲线重叠地段采用凸形竖曲线形式相较于凹形竖曲线形式列车的动力通过性能更好;平竖曲线重叠设置对乘坐舒适性的影响最大,对行车安全性及轮轨作用力影响相对较小;竖曲线半径变化主要影响车体垂向加速度,当竖曲线半径增至10000 m后,对车体垂向加速度影响较小;平面圆曲线半径变化主要影响车体横向加速度,当平面圆曲线半径大于2000 m后,对车体横向加速度影响较小。     

按薄板的大挠度理论对柔性路面结构设计的改进

研究目的:根据柔性路面的力学特性,改进柔性路面结构设计。研究方法:针对柔性路面的结构设计理论进行分析,提出了基于薄板大挠度理论的面层厚度计算方法。根据实际的轮压荷载分布特点将传统方法中近似为圆形分布的假定,改为采用等效的矩形分布假设;并根据板的路面板的变形特性,采用较为合理的长边简支的边界条件。按大挠度弹性理论,采用无限长板的简化模型进行结构计算,推导出计算面层厚度的解析表达式,并编制相应的计算程序,针对具体的算例进行计算分析。研究结果:与传统设计方法的计算对比,该方法可以减少面层厚度约18.3%。研究结论:基于薄板大挠度理论的面层厚度计算方法为柔性路面设计提供了一种更经济的分析模式。     

Research on the relationship among subgrade bearing capacity,embankment stability and settlementEI北大核心

Research purposes: In order to ensure the safety of railway or highway subgrade, subgrade bearing capacity, embankment stability and settlement which are the three main control indexes of subgrade design should be analyzed and checked in theory. However, many railway and highway designers still have differences on whether subgrade bearing capacity should be calculated in our country. Through analyzing the relationship among subgrade bearing capacity, embankment stability and settlement, the necessity of checking subgrade bearing capacity is discussed in this paper. Research conclusions: (1) It is unsafe that circular arc method is used to check the embankment stability, in the case that subgrade bearing capacity does not meet the requirements, the conclusion that embankment is stable can be also drawn. (2) The lateral displacement of subgrade will increase sharply when the load approaches or exceeds subgrade ultimate load, and the existing settlement calculation methods are no longer applicable. The application condition of settlement calculation methods is that the requirement of subgrade bearing capacity is met. (3) In order to ensure the stability of the embankment and control the settlement of it, the subgrade bearing capacity should be checked in the design of subgrade. (4) In this paper, the research conclusion can provide a theoretical basis for the further improvement of subgrade design method.     

钢轨廓形优化对转辙器动力特性的影响研究

为提高列车高速直向过岔平稳性,将60N钢轨廓形及新设计的尖轨廓形应用于18号高速道岔转辙器部分,应用车辆-道岔耦合动力学理论,建立模型进行动力学仿真计算,与CHN60高速道岔转辙器动力特性进行对比。仿真计算结果表明:60N高速道岔转辙器部分轮载过渡段起点前移,轮载过渡时间增长;车辆直向经过道岔转辙器时的滚动圆半径差、轮对横移量和钢轨横向接触点外移幅值均减小,轮对蛇形运动幅度减小,行车平稳性得到提高;轮轨最大横向力由6.12 kN降低至4.75 kN,轮轨横向相互作用力减弱;车轮脱轨系数、车体横向加速度略有减小,轮轨垂向力、车轮减载率和车体垂向加速度变化不大,均在安全范围内。     

基于不同计算方法的地铁车站结构抗震性能分析

我国地铁车站结构抗震性能分析仍相对滞后,特别是在各种抗震计算方法分析结果的对比研究方面。针对这种情况,以北京某地铁车站为背景,采用惯性力法、反应位移法及动力时程分析法3种抗震设计方法对地铁车站进行了结构抗震性能分析,得出了水平地震荷载作用下矩形车站结构的柱、板、墙各构件内力分布特征。结果显示:3种计算方法得到的各内力分布规律较为一致,其最大受力部位在底板与柱子交接处,但对于同一个内力而言,内力值有所差别。重点分析了3种抗震设计方法计算结果之间的差异。     

重庆单轨车辆用SYS450D型空气弹簧研制

介绍了重庆单轨车辆用空气弹簧的技术要求及结构特点,根据技术要求进行了结构设计,通过有限元计算确定了胶囊及橡胶堆工艺制造的关键参数,进行了承载力、垂向刚度、横向刚度、最大横向变形能力、最大外径、疲劳耐久性、耐压强度、耐环境性能等型式试验,并随后装车进行了线路动力学试验。试验结果表明,研制的空气弹簧满足技术要求,达到了替代原型空气弹簧的目的。