轮轨塑性变形与安定状态的关系研究

运用弹塑性理论分析了轮、轨接触工况时的塑性变形,提出了轮轨材料在弹塑性状态下安定极限值的概念,并依此进行了轮轨接触计算,预测了轮轨廓形的塑性变形值。     

波形轨成因分析

本文提出波形轨是由于波动的车轮动荷载超过钢轨安定极限在钢轨上造成与波动相应的塑性变形而形成的。采用迭合梁模型计算出了轮轨接触力频谱图,发现共振频率和实测波形轨波长之间存在着对应关系;应用塑性理论的 Melan 定理计算了钢轨的安定极限,并用三维光弹实验验证理论计算的结果。     

城市轨道交通钢轨磨耗和裂纹萌生分析与选型建议

分析了基于能量密度法和临界平面法的滚动接触疲劳裂纹萌生预测理论与Archard法的磨耗预测理论, 提出了城市轨道交通钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗共存发展预测模型; 针对城市轨道交通常用的U71Mn热轧、U75V热轧和U75V热处理等3种不同硬度的钢轨, 预测其表面滚动接触疲劳裂纹的萌生寿命、相应的钢轨型面变化和磨耗发展率; 分析了3种硬度钢轨的疲劳裂纹萌生和磨耗发展特征; 基于安定极限理论, 结合城市轨道交通常见坡度和常用ER9型车轮, 从轮轨硬度匹配的角度提出了城市轨道交通的钢轨选型建议。研究结果表明: 随着硬度的增大, 钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命延长, 磨耗发展率降低, U75V热轧和U75V热处理钢轨的磨耗发展率分别比U71Mn热轧钢轨低3.2%和12.1%, 裂纹萌生寿命分别比U71Mn延长14.8%和31.1%;在城市轨道交通常用坡度情况下, 3种不同硬度的钢轨材料都处于弹性安定极限范围, 但随着坡度增大, 钢轨材料趋向于塑性安定极限; 考虑与ER9车轮的硬度匹配情况, 建议钢轨踏面较车轮踏面的硬度高些, ER9车轮与U75V热轧钢轨和U75V热处理钢轨的轮轨硬度比分别为0.87~1.04和0.71~0.84, 这2种钢轨均适合于中国的城市轨道交通系统。      

极限密度法在公路网规划中的应用研究

提出了公路极限密度的概念,给出了极限密度法模型,介绍了公路极限密度法在公路网规划中的应用,并进行了理想地区公路密度极限值(K)的探讨。     

列车振动对铁路沿线结构物影响的动力分析

在魏善庄－安定道口处进行了测量试验，沿钢轨布置了６个测点，测得１８趟列车振动时产生的１０８条加速度波形，并进行了数据处理和分析，对每条加速度－时间历程曲线的均值进行了统计，通过最小二乘法拟合出加速度均值随距离衰减的相关函数，并在距钢轨１０ｍ并模拟了三个不同跨度的网架，分别进行了静力、自振频率和振型以及动力响应的计算，并把动力计算与静力计算进行了比较，得出动力响应与结构跨度之间的关系。     

曲线钢轨不均匀侧磨成因分析

本文对现场测得的曲线钢轨侧磨数据进行三次样条函数拟合，并用数字信号处理方法对采样数据进行处理、分析，求得钢轨侧磨不均匀程度系数（ｒｗ）及其频谱分布图。据此确定最大侧磨点间距，为分析引起侧磨不均匀的因素提供了方法，并提出一些减缓不均匀侧磨的措施。     

客运专线无碴轨道噪声问题研究

轨道交通噪声对环境的影响日益受到世界各国研究者们的普遍重视，特别是随着行车速度的提高，噪声水平迅速提高。国内外一些研究资料表明：在不同速度条件下，滚动噪声是铁路噪声辐射的主要来源，而钢轨振动噪声在轮轨滚动噪声中又居主要地位，车轮次之。由于噪声与振动在500～2000Hz频率范围内线性相关，且钢轨在此范围内是主要辐射体，因此抑制钢轨振动、减小钢轨的振动加速度和频率，对降噪起着关键作用。在许多工业发达国家，经过多年的研究积累，已经形成了较为完整的轨道交通噪声测试、评价、控制及整治机制。而我国学者虽也就此进行了一些研究，提出并采取了一些措施，轮轨噪声有所降低，但随着我国高速客运专线的建设，由于轮轨噪声对车速效强的依赖性，其声级将愈来愈大，进一步研究有待加强。[第一段]     

延缓钢轨轨面压溃的发展

解决钢轨表面压溃是一个棘手的问题，来自Europoint的车轮钢轨接触会议的报道表明，对钢轨表面压溃的进一步分析正在进行，同时更为重要的是，提出了这种伤损的缓解措施。     

钢轨波磨预测模型验证工况的研究

钢轨波磨会降低乘坐舒适性，增大轨道结构伤损，甚至影响列车的安全运行. 为判断钢轨波磨预测模型的准确性，首先，基于钢轨波磨现场调研数据，统计地铁线路和干线铁路的钢轨波磨发生率；其次，针对现有钢轨波磨预测模型验证方法的局限性，同时结合钢轨波磨发生的规律性，提出预测模型验证的3种基本工况:线路曲线半径≤350 m时的内轨波磨和外轨波磨、曲线半径 ≥ 650 m时的非科隆蛋扣件曲线线路或者直线线路钢轨的波磨，并进行实例验证；最后，根据基于轮轨蠕滑力饱和情况，提出了一种快速预测钢轨波磨发生的新方法. 研究结果表明:现有的波磨预测模型验证工况缺乏一般性，大部分没有考虑线路曲线半径的影响，忽视了从新轨到波磨出现阶段的钢轨振动演变规律，造成通过验证的波磨预测模型预测准确率偏低；所提出的波磨快速预测方法准确率可达到85.00%.      

高速列车轮轨噪声的降低途径

列车速度是影响轮轨噪声大小的主要因素之一，由于轮轨噪声对车速的依赖性，其声级将随着列车不断的高速化会愈来愈大。目前已有许多文献以轮轨噪声进行研究并提出了一些措施，轮轨噪声有所降低，但仍然是列车的主要噪声源。本文通过轮轨噪声的理论分析和实验数据分析。查明轮轨噪声主要来源于钢轨振动产生的辐射噪声，因此，设法减小钢轨的振动是降低轮轨噪声的最有效途径。     

轴重限值与道路养护维修费用的相关分析

以不同轴限下车辆轴载分布的统计和预测数据为基础,根据我国干线公路（国道＋省道）的里程、路面类型、使用年度以及主要的养护维修方法,计算分析了不同轴限下国道每年的大修养护费用．结果表明,轴限提高至１３ｔ时,道路的养护维修费用急骤增长,增长幅度较大;并且轴限愈高,轴限约束水平对道路养护维修费用的影响愈敏感．     

单塔两跨式自锚式悬索桥的极限跨度研究

推导了单塔两跨式自锚式悬索桥的极限跨度的表达式。研究了极限跨度与主缆矢跨比、边跨与主跨跨度比、索塔高度与主跨跨度比、二期恒载和活载等影响因素的关系．结合目前悬索桥常用的材料，考虑主要因素的影响，对混凝土加劲梁和钢加劲梁自锚式悬索桥的极限跨度进行了研究，给出了相应的极限跨度．     

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

基于损伤和能量耗散的钢筋混凝土柱抗震性能研究

从PEER数据库中选取7根钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验数据,在分析了不同轴压比和配箍率下各试件的滞回特性、延性指标和割线刚度退化等的基础上,基于钢筋混凝土构件的Park-Ang双参数破坏准则,研究了构件损伤与耗能的关系、轴压比和配箍率对滞回耗能和损伤演化的影响。结果表明,轴压比较小和配箍率较高的试件,滞回曲线较为饱满,具有较好的延性性能;在一定范围内,增大轴压比或配箍率可以提高试件的屈服位移、屈服荷载和峰值荷载;加载前期,试件的损伤主要由位移首次超越引起,累积耗能对试件损伤影响相对较小,随着位移幅值的增大,累积耗能对试件损伤的贡献逐渐加大;配箍率相同的情况下,减小箍筋的间距对改善钢筋混凝土抗震性能有显著作用。     

含缺陷结构上限极限分析的弹性模量缩减法

为获得含缺陷结构的极限荷载,提出了含缺陷结构上限极限分析的弹性模量缩减法.研究了适用于应力集中条件下的基准承载比算法,建立了含缺陷结构极限分析的弹性模量调整策略,能结合线弹性有限元法构造逼近该类结构极限状态的机动位移场和允许应力场;引入结合虚功原理和基准体概念的上限极限荷载乘子算法,可获得满足上限分析数学规划模型的最优极限荷载解.算例分析表明:该方法可用于含裂纹和凹坑缺陷结构的极限分析;通常可在30个迭代步内得到与解析法及其他数值解相差在5%以内的极限分析结果.      

地震液化对桥梁桩基础极限承载力的影响

地震后砂土液化是地震的主要震害之一．对砂土液化前后桥梁桩基的极限承载力进行了数值计算，结果表明砂土液化后，基桩的横向极限承载力明显降低，其降低程度与桩周可液化土体的厚度及液化程度相关．桩周可液化土体厚度越大，液化程度越高，则地基土的水平抗力系数m降低越多，桩基的横向极限承载力降低也越多．同时，砂土的液化导致基桩的水平位移在同等载荷作用下也有较大的增长．     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

关于超载认定标准中“车货总重限载”的探讨

＂治超＂工作在我国已取得显著成效,但作为车辆超载认定标准的＂车货总重限载＂方法,不能全面反映车辆的超载水平;当车货总重满足＂车货总重限载＂要求时,轴载可能存在超载问题,对路面的潜在威胁仍然严峻。建议同时比较＂轴载限载＂与＂车货总重限载＂两个指标,取两者之中的最不利者作为车辆是否超载的判别标准更为合理。     

基于纤维单元的斜跨异型拱桥极限承载力分析

斜跨异型拱桥拱肋同时受到面内和面外索力作用,为双向压弯构件,受力具有明显空间特征.采用梁单元纤维模型材料非线性方法,同时考虑几何非线性,对张家口通泰大桥进行极限承载能力全过程分析.随着荷载的不断增加,吊索逐根达到承载极限;拱肋同时发生面内、面外变形;一侧拱脚附近截面在轴力和面内、面外弯矩的共同作用下,逐步进入塑性;最后吊索全部屈服,主梁受力接近于简支梁,跨中截面形成塑性铰,全桥结构达到承载极限.纤维模型能够准确模拟拱肋双向压弯荷载下截面逐步进入塑性的全过程,适用于复杂受力构件梁单元材料非线性计算.     

基于支持向量机的桁架桥可靠度评估

针对桁架桥结构极限状态方程一般难以显式表达的特点,提出基于支持向量机的桁架桥可靠度评估方法。通过抽样,采用桁架桥有限元计算,利用支持向量机的非线性映射和泛化能力,建立随机变量与结构响应之间的函数关系,模拟结构极限状态方程,采用优化算法计算桁架桥可靠指标。研究表明:该方法对于评估桁架桥可靠度具有较高的计算精度,但随车辆荷载随机变量的离散性增加,桁架桥的失效概率显著增大。