车致“站桥合一”高速铁路客站随机振动分析

为研究轨道不平顺引起的列车-"站桥合一"客站耦合系统随机振动特征,提出基于虚拟激励法和有限元方法的车辆-轨道-客站耦合系统竖向随机振动模型。其中,车辆采用具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统模拟,轨道-客站采用有限元方法模拟,轮轨关系采用可以考虑轮轨相对变形的线性Hertz接触模型。采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,将非平稳随机振动问题转化为确定性的时间历程问题,推导车辆-轨道-客站耦合时变系统随机振动计算模型。以天津西站为例,对列车高速通行引起的客站各楼层随机振动特性进行分析,并讨论车致振动随车速的变化规律。研究结果表明:客站竖向位移主要受车辆轴重引起的确定性激励控制,轨道不平顺引起的随机激励对其影响很小,而竖向加速度则受两种激励的双重影响;车致随机振动在客站结构内衰减迅速,同一楼层平面内,确定性响应和随机性响应衰减速率相近,沿楼层高度方向,随机性响应衰减速率稍大于确定性响应;车速变化对客站位移影响较小,但对加速度影响显著,其中加速度均方根随车速增大而显著增加。     

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.     

2种磁轨关系的磁浮车桥相互作用比较分析

为准确研究磁浮车桥相互作用,比较2种磁轨关系对磁浮车桥相互作用的影响,对磁轨关系采用弹簧阻尼法和悬浮控制法进行处理,分析2种磁轨关系力学特性,建立磁浮车桥耦合动力学模型,分析车桥作用时2种磁轨关系作用下桥梁振动、车辆支撑力/悬浮力、悬浮电磁铁振动及车速对车辆振动的影响。仿真分析发现,悬浮控制法车桥作用比弹簧阻尼法作用略小;悬浮控制系统具有主动调节能力,悬浮控制法的车辆悬浮力具有周期性,车辆驶出桥梁后悬浮控制法车辆的悬浮力、车辆振动较快保持稳定状态且振动加速度较小,而弹簧阻尼法的车辆支撑力没有明显周期性,且车辆支撑力、车辆振动出现较大振荡;悬浮控制法的车辆具有更强的稳定性,车速对悬浮控制法车辆振动影响较小,随着车速增大2种车辆振动加速度均呈增大的趋势,相同车速条件下悬浮控制法的车辆振动加速度均小于弹簧阻尼法的加速度。     

车桥时变系统耦合振动分析模态综合法

采用模态综合法建立车桥时变系统耦合振动模型,导出该系统的总质量矩阵、总阻尼矩阵和总刚度矩阵的计算表达式,并考虑移动车载所产生的附加矩阵.通过算例研究附加矩阵对系统耦合振动响应的影响.结果表明:在不考虑桥面不平顺时,无论车辆是低速还是高速行驶,附加矩阵对桥梁振动响应的影响很小,可以忽略;但附加矩阵对车辆振动响应的影响很明显,有时偏差高达30%,不可忽略.     

基于格林函数法的车辆—轨道垂向耦合系统随机振动分析

视钢轨为弹性欧拉梁(Euler梁),建立离散支撑弹性轨道模型,并采用格林函数法得到全频域范围内轨道上任意点处的频率响应;结合高速车辆模型,视车辆和轨道系统为线性弹簧阻尼系统,轮轨接触为线性刚性接触,采用基于虚拟激励法的轮轨接触多点激励,以真实轨道谱为输入,计算车辆—轨道垂向耦合系统的随机振动响应,并分析不同高速轨道谱和车速对车辆—轨道垂向耦合系统随机振动的影响。结果表明:采用格林函数法可快速求解无限长离散支撑弹性轨道模型的频响特性;分析振动频率在15 Hz以上的车体及构架振动时,采用离散支撑弹性轨道模型较传统的刚性轨道模型更为准确;计算车辆—轨道垂向耦合系统的振动能量时,在15~60Hz的中频区域内,采用离散支撑弹性轨道模型得到的计算结果要高于传统的刚性轨道模型,而在高频区域内则相反;车辆—轨道垂向耦合系统的随机振动响应对轨道谱类型和车速均较为敏感。     

大跨度公路城轨两用斜拉桥车桥耦合振动分析

用多刚体结构模拟车辆,空间杆系单元模拟桥梁,建立车桥耦合动力系统。以某公轨两用斜拉桥为例,分别采用空间杆系单元模型与空间杆系—板混合单元模型分析了桥梁的自振特性,两种模型的计算结果吻合较好。针对空间杆系单元模型,采用动力时程分析方法,计算了轻轨车和汽车以不同车速通过该桥时的车桥耦合空间振动响应。计算结果表明:桥梁具有足够的竖向与横向刚度,车辆通过桥梁时的舒适性与安全性能满足要求,轻轨车和汽车同时过桥时相互之间存在影响。     

悬挂胶轮列车与钢桥的振动试验及仿真研究

为评价悬挂胶轮列车及钢轨道梁桥的结构性能,以开封悬挂式单轨示范线为背景开展现场试验与仿真研究。开发了胶轮列车-钢轨道梁桥耦合振动分析程序,根据现场实测的胶轮车辆的空气弹簧、走行轮刚度和阻尼等力学参数,建立胶轮列车模型。对车桥动力响应的现场试验与动力仿真分析结果进行综合比较,采用相关规范对列车走行性以及轨道梁桥的动力性能进行综合评估。结果表明：车桥动力特性及其振动响应的理论与实测结果基本吻合,车桥耦合分析方法可应用于悬挂式胶轮单轨交通系统振动性能研究;轨道梁竖向挠跨比小于相关规范的限值,竖向刚度设计合理;在列车竖向静活载作用下,相邻两跨轨道梁梁端竖、横向转角之和最大值分别为 4.5‰和 1.5‰;车速 80 km/h 下轨道梁纵、横向应力动力系数最大值分别为 1.17 和 1.14;考虑到悬挂式胶轮列车没有脱轨风险,列车轮重减载率及钢轨道梁桥横向加速度较传统铁路偏大,其相应限值可较现行铁路规范适当放松。     

基于虚拟激励法的车桥系统随机振动分析

基于虚拟激励法进行列车~桥梁耦合系统的非平稳随机振动分析,研究了车速以及轨道不平顺等级对系统随机振动的影响。车辆模型采用10个自由度的两系悬挂垂向车辆模型,考虑轮轨接触点处随机激励的时滞性,将轨道高低不平顺激励假设为均匀调制多点完全相干随机激励;然后根据时变系统的虚拟激励法,将其转化为一系列确定的虚拟激励,采用Newmark逐步积分法分离迭代求解系统的虚拟响应,进而求得系统随机响应的时变功率谱和标准差,据此分析系统的随机振动特性;最后通过数值算例分析了列车速度、轨道不平顺等级对系统随机响应的影响。     

基于ANSYS二次开发的车桥动力响应方法研究

以大型通用有限元计算软件ANSYS为计算与开发平台,利用其自有的APDL语言进行二次开发,采用移动质量和弹簧对车辆进行模拟,采用单元生死的方法对车桥耦合振动方法进行探讨,可建立不同类型车辆运行在桥上时整个车桥时变系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和外力荷载列阵.     

车辆-轨道系统时-空随机分析模型

车辆-轨道耦合系统具有时-空域的随机特征。为了更好地研究车辆-轨道系统的时-空随机演化过程,提出车辆-轨道系统时-空随机分析模型。该模型将车辆-轨道耦合系统分为车辆子系统、轨道子系统及轮轨界面系统,可考虑车辆系统、线路系统参数的随机性及轨道随机不平顺的时变性,同时采用数论法实现不同动力参数的组合,用概率密度演化方程解决系统激励输入与响应输出的概率密度传递问题。最后,采用该模型分析了不同变异系数下的车辆-轨道系统时-空随机振动,分析中假定系统动力参数服从正态分布,并基于实测数据进行轨道不平顺的时-空随机模拟。结果表明:依据本文模型得到的计算结果符合物理概念;由于动力参数的随机变异性直接与时间相关,使得利用此随机分析模型,探讨系统动力响应的随机演化机制、制定考虑长时效的系统动力指标限值及养修计划成为可能。建议完善车线系统参数的基础检测资料。     

软土路基沉降预测方法探讨

双曲线法、指数曲线法和三点法均是软土路基沉降预测的常用方法,此三种方法对沉降观测时间均有要求。为此,以某高铁试验段的塑料排水板联合超载预压加固处理测出的路基沉降数据为基础,分析这三种方法的适应性和稳定性。结论为:在恒载6个月内,不同预测方法和实测值变化规律基本一致;双曲线法预测的最终沉降总体上较其他方法大;指数法一和三点法以前3个月、后3个月和6个月数据为基础的预测规律最接近,以前3个月和后3个月的数据为基础的两次预测的沉降差值最小。     

地铁车站施工工法对交通疏解影响分析

通过对地铁车站常用施工工法分析,从施工工艺、经济投资、质量安全、工期保障等诸多方面对不同工法进行深入研究,以实际工程为背景,指出地铁车站施工中应结合具体城市交通运行现状、地形地貌等选择合理的施工工法,将不同工法对交通疏解的影响以及具体解决方法进行了阐述,提出"区域化疏解"理念,以期为今后类似工程设计提供借鉴及参考。     

桩基础简化模型在桥梁抗震中的应用

研究目的：桩基础结构轻巧多样，便于因地制宜，适应性较强，使用越来越广泛。但在实际应用中，对结构物抗震性能至关重要的地基基础抗震理论还未形成定论。本文以连续梁为例，针对在地震作用下，分析桩基础模拟各种方法的优缺点，并对工程实践提出了建议。研究结论：嵌固模型计算的结构整体刚度偏大，结构基本周期偏小。在地震作用下，计算的结构内力偏大，造成设计过于保守；但对结构位移估计不足，应引起重视。m法模型能较为详细地考虑桩基础与桥梁结构的共同作用，同时也能反映土体影响，是比较合理的一种方法；但建模工作量大，耗费机时。6弹簧模型可以得出与m法模型类似的结果，并且建模工作量小，适于常规设计。     

综合物探技术在潍烟线金矿采空区勘察中的应用

为查明潍烟线灵山蒋家金矿采空区分布,针对测区内采空区空间分布复杂、埋深变化大,以及存在高压线、道路干扰等情况,选用测氡法、重力法、地震映像法以及天然源音频大地电磁法开展工作。测氡法和重力法可以发挥其抗干扰能力强,数据可靠等优势,为采空区平面范围的圈定提供依据;地震映像法可以进一步验证采空区范围;天然源大地电磁法可以满足采空区的勘察深度要求。研究表明,通过4种物探方法的优势互补、联合应用,精确划定了采空区的范围,研究成果对类似铁路采空区勘察研究具有一定的借鉴意义。     

盾构隧道内力分析方法的对比研究

阐述了修正惯用法、弹性支承法和梁-弹簧-压杆法的计算原理,结合某盾构隧道实例,分别运用3种方法对比分析了盾构隧道弹性抗力的分布特点和规律及其对结构内力的影响。研究表明:管片接头效应主要影响衬砌弯矩,对衬砌轴力影响有限;径向弹性抗力有助于削弱管片衬砌弯矩,增大管片衬砌轴力;修正惯用法获得的弯矩值最大,弹性支承法次之,梁-弹簧-压杆法最小,而轴力值基本不受分析方法的影响。建议盾构隧道初步设计时采用修正惯用法,施工图设计时采用可编程的弹性支承法,工程研究分析时采用梁-弹簧-压杆法。     

基于有限元技术的构件疲劳寿命计算

以转8A型转向架侧架为例,介绍了有限元技术应用于构件疲劳寿命分析的过程。按照"准静态"方法将有限元分析得到的静态应力与实测的载荷时间历程相结合得到模型上各点应力时间历程,结合ZG230 450材料的S N关系进行了结构整体的疲劳寿命计算。有限元分析软件是I DEAS,疲劳寿命分析软件是FE FATIGUE。     

非断管法驳接给水管道技术探讨

目前给水支管驳接所采用的方法大部分还是沿用切断既有给水主干管后形成空间,然后重新组装管件形成支管的方法进行。但随着城市政建设的发展,保持连续供水要求越来越高,采用传统的驳接的方法作业停水时间长,管道配件多,成本大,施工复杂。因此寻找一种行之有效的驳接方案是目前给水管线新旧管驳接迫切的任务,为此就非断管法驳接给水新旧管技术应用进行探讨。     

爆炸法加固软土地基的试验研究

研究目的:尝试在软土地基处理进程中取代强夯产生的动载荷的新方法。研究方法:本文通过宁启铁路线DK 172 000~DK 172 200段软土路基现场试验,对比分析爆炸法和堆载预压法处理饱和软土地基的固结效果。通过地表沉降、全断面沉降、侧向位移的现场观测结果分析,获得了爆炸后软土地基的沉降规律。研究结果:证明了爆炸法可以达到软土地基加固处理的效果,并且地表沉降速率加快,有利于缩短软基固结处理时间。研究结论:文中提出爆炸动力固结法处理软土地基的工艺过程,并对爆炸法和强夯法等动力固结处理软土地基的作用机制进行了比较分析,理论上推断爆炸法比较适宜对深层软土地基的加固处理。     

高速铁路轨道控制网高程网测量新方法

目前高速铁路轨道控制网（CPIII）高程网的水准测量方法有德国的中视法和我国的矩形法。但这2种方法在测量实际中的效率并不够高,需进一步改进当前的测量方法提高生产效率。基于高精度的电子水准仪单次测量数据的精度和可靠性高的考虑,提出1种外业测量效率更高的电子水准仪CPIII高程网测量新方法。通过介绍该方法的外业测量原理和数据处理过程,阐述采用该方法获取外业测量数据的可靠性,同时研制该方法的数据处理软件并且用于实例计算。研究结果论证了该方法的可行性,建议在高速铁路工程测量规范修订时引进该方法并在实际工程中应用。     

双线公路隧道下穿铁路隧道不同施工工法理论研究

针对新建隧道下穿既有铁路隧道施工安全性问题,基于有限元摩尔库伦原理对不同施工工法的三维隧道交叉模型进行模拟分析。对比分析CD法、CRD法和双侧壁导坑法的新建公路隧道下穿既有铁路隧道引起的公路隧道施工不同部位稳定性演变和运营铁路隧道沉降变化,以期为类似工程提供借鉴作用。研究结果表明:对于自身隧道开挖,双侧壁导坑法在控制拱顶沉降具有一定优势,但在水平收敛上CRD法效果最好,其次是双侧壁导坑法。不同工法对既有铁路隧道的沉降影响不同,采用双侧壁导坑法公路隧道施工对既有铁路隧道的沉降影响最小,且不建议在交叉隧道处采用CD法进行施工。