框架式轨枕及其结构有限元分析

本文建立“钢轨—轨下垫层—框架式轨枕—弹性地基”的一体化计算模型，并采用有限元法进行结构分析，计算框架式轨枕截面内力，分析基础弹性系数和轨下垫板刚度对框架式轨枕受力的影响，为框架式轨枕的设计与应用提供基础参数。     

合成轨枕式无砟轨道垂向受力影响参数分析

根据弹性地基梁板理论,运用有限元方法,建立了合成轨枕式无砟轨道"梁-梁-板"计算模型.运用所建立的有限元模型分析了扣件刚度、树脂砂浆刚度等参数对轨道结构垂向受力特性的影响;分析得出,扣件刚度取动刚度50 kN/mm进行设计是合适的;树脂砂浆的弹性模量宜在200～300 MPa间取值.     

重载铁路有砟轨道用弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法研究

在重载铁路有砟轨道区段铺设弹性轨枕可有效降低轮轨相互作用,减缓桥隧区段道砟粉化,从而延长轨道结构养护维修周期。有砟轨道弹性轨枕枕下垫层静刚度值是结构体系中的重要参数,直接影响弹性轨枕的应用效果。我国早期制定的标准中弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法不尽合理。本文在总结对比国内外标准的基础上,结合室内试验,对弹性轨枕枕下垫层静刚度试验方法从枕下垫层静刚度大小的评估方法、试件的制作及支承状态、静刚度计算时荷载取值范围三个方面进行了优化,可为我国重载铁路有砟轨道弹性轨枕结构设计提供参考。     

隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的动力特性分析

弹性轨枕已被应用于国内外多条有砟轨道线路,铺设于路基、桥涵地段以减小道砟受力。为探明隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的适用性及其减振性能,基于动力学理论与有限元法,建立车辆-有砟轨道-隧道空间耦合动力学模型,分析弹性轨枕对车辆、轨道以及隧道动力响应的影响,并对枕下垫层合理刚度进行探讨。结果表明:弹性轨枕能保证隧道内行车的安全性和平稳性,车辆动力学指标变化不大;枕下垫层会导致钢轨、轨枕垂向位移显著增加,但可大幅降低有砟道床动态响应;相比普通有砟轨道,弹性轨枕具有很好的减振效果,隧道壁振动最大减小17dB,发生于80Hz中心频率处;从控制轨道振动和位移、保证减振效果的角度考虑,建议枕下垫层刚度取40~60kN/mm。     

浮置式梯形轨枕轨道减振器刚度对轨道动力特性影响分析

浮置式梯形轨枕轨道相对于其他轨道系统有良好的减振降噪效果。现阶段对该种轨道形式的研究较少,利用有限元软件从谐响应方面分析浮置式梯形轨枕轨道的动力特性,并在此基础上,深入分析减振器刚度变化对系统动力特性的影响规律,以反映参数变化对浮置式梯形轨枕轨道减振性能的影响。分析结果显示,在该轨道系统中使用刚度小的减振器可提高其减振性能,提高行车舒适性及改善轨下结构受力特性。     

道岔轨下刚度不均匀对轮轨系统动力特性的影响分析

本文应用刚柔多体混合建模理论,建立道岔区车辆和钢轨动态空间仿真模型,在模型中考虑了道岔区尖轨和心轨部位轨道的几何不平顺,考虑了由于道岔区钢轨断面分布不均匀、道岔结构特征产生的结构不均匀以及轨枕长度的变化、轨下基础弹性分布等参数变化引起的轨道竖向刚度不均匀,研究了这种轨道竖向刚度不均匀和几何不平顺对列车不同速度下的轨道结构系统动态刚度的影响,以及在不同的速度下对列车通过道岔时车辆的振动响应、轮轨作用力和道岔区轨道结构各部分振动的影响,并分析竖向刚度不均匀对列车运行通过道岔区平稳性变化的影响规律,为研究道岔区轨道结构刚度优化提供理论依据.     

高速铁路轨道振动与轨道临界速度的傅里叶变换法

将傅里叶变换法应用于轨道结构动力分析中。首先对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。建立轨道结构连续弹性单层梁模型和双层梁模型,用傅里叶变换法求得列车通过时高速铁路的轨道临界速度,分析轨枕垫板和弹性扣件的刚度与阻尼、轨道基础刚度及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动的影响。研究表明:轨道基础刚度对轨道临界速度有着重要的影响,轨道临界速度随轨道基础刚度的增加而提高;轨枕垫板和扣件阻尼及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动非常敏感,阻尼的存在能极大地减小轨道强振动的发生。     

地铁列车经过轨道结构的振动研究

研究目的:通过建立轨道结构连续弹性双层梁模型,研究分析列车速度、轨道不平顺、钢轨垫板刚度和轨枕垫板刚度对轨道振动的影响,从而为工程实践提供技术依据.研究结论:车速对轨道结构振动影响明显,随着车速的增加,轨枕的振动速度明显增加,整体道床的作用反力峰值也有很大的增加,而且作用力的频率段也随着车速的提高而增长.轨道不平顺对轨道结构振动非常敏感,因此对钢轨表面和车轮踏面的日常维护对轨道结构的减振和安全有非常大的意义.轨枕和整体道床之间的橡胶减振套刚度对轨道结构振动有很大的影响,刚度增加会引起轨枕的速度明显减小,但整体道床反作用力会增加,而相应的频谱没什么变化.从隧道结构的安全来讲,橡胶减振套刚度应取较小值.     

弹性支承块轨道结构落轴冲击动力性能分析

将轮轨接触边界条件用罚函数法释放,采用点面接触单元导出轮轨接触有限元控制方程,建立轨道结构落轴冲击动力有限元方程。分析落轴冲击对轨道结构产生的动态响应,比较弹性支承块及短轨枕埋入式整体道床轨道结构的动力性能,并用现场实测数据进行验证。结果表明:弹性支承块轨道结构与普通短轨枕结构相比,其轨下及块下刚度易于调整,可进行双层弹性的合理匹配,从而有效吸收轮轨冲击,提高列车运行平稳性,具有减振降噪与延缓轮轨磨损等优越性能。建议其块下刚度稍大于轨下刚度,增幅值控制在20%以内。     

高速铁路无砟轨道振动分析

研究目的:通过建立考虑线路随机不平顺的轨道结构连续双层梁模型,提出分析高速铁路弹性支承块式无砟轨道结构振动的数值方法,为无砟轨道结构设计提供指导.研究结论:对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应.线路随机不平顺是根据实测的功率谱函数在计算机上生成的.相对于其它复杂的车辆-轨道耦合动力学模型,该方法简单可行,借助于Matlab软件使得程序编制容易实现,且能反映轨道振动的基本规律和特点,尤其适合于整趟列车通过时轨道结构振动分析的情况.作为应用实例,对高速铁路弹性支承块式无砟轨道进行了振动分析,分析了线路不平顺等级、轨枕垫板和弹性扣件刚度、轨道基础刚度和列车速度对轨道振动的影响,得到了轨枕块橡胶垫板静刚度和橡胶套靴静刚度的合理设计值范围分别为60～90 MN/m和120～150 MN/m.     

昌赣客运专线CFG桩复合地基沉降控制

以昌赣(南昌—赣州)客运专线试验段CFG桩复合地基为例,建立了三维动力响应分析模型,分析列车运行速度、桩长等多个影响复合地基沉降的因素,得出各因素对其沉降的影响程度和规律,确定控制沉降的关键因素.研究结果表明:在列车移动荷载作用下,路基沉降主要集中在路基表层,且路基各结构层沉降沿深度方向和线路横向有明显的衰减;增大桩身长度、垫层厚度或桩身弹性模量,均可减小复合地基各结构层的沉降.     

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。     

武广客运专线红黏土地基压缩模量确定方法研究

研究目的:铁路客运专线无砟轨道路基对工后沉降要求严格,为准确获取武广客运专线红黏土地基沉降检算所需的参数,本文拟通过对红黏土地基室内土工试验及现场静力触探试验、标准贯入试验原位测试指标进行对比分析,确定红黏土地基压缩模量的有效方法,确保工程质量.研究结论:通过试验研究和对比分析表明,武广客运专线红黏土地基压缩模量与标准贯入击数N之间有良好的相关关系,相关系数达到0.85以上.对于红黏土地基上部硬塑土层,通过建立两者间经验公式,采用标准贯入试验击数对室内试验压缩模量E<,s>结果进行适当修正,可以较准确地确定红黏土地基压缩模量,以减小钻探取样及室内土工试验工作量,并有效减小因常规方法勘探取样土样质量不佳造成室内试验值偏低等问题.     

提速铁路过渡段的动力响应测试分析

为了评价提速线路路桥过渡段对于轨道结构动力响应的改善程度,本文对京九线过渡段的设计及轨道动力响应测试进行了研究,过渡段的设计采用20m的级配碎石填筑,轨道动力响应测试参数为钢轨垂直力、钢轨加速度、轨枕加速度。测试表明,当路桥连接处设了轨道过渡段时,列车从低刚度轨道到高刚度轨道时,钢轨垂直力、钢轨加速度、轨枕加速度是由小逐渐增大的,没有突变;当列车从高刚度轨道到低刚度轨道时,钢轨垂直力、钢轨加速度、轨枕加速度是由大逐渐减小,没有突变。当路桥连接处没有设置轨道过渡段时,列车从高刚度轨道到低刚度轨道运行时,其动力响应突然减小,有突变。通过对设有过渡段及没有设过渡段的路桥连接处实测分析可知,当列车速度小于200 km／h时,采用长度为20 m的级配碎石填筑轨道过渡段,对减小过渡段轨道动力响应非常有利。     

既有公路下软基浅埋隧道综合修建技术的研究

研究目的：岑梧高速公路牛岭界隧道岑溪端洞口段存在多种复杂的不利因素（小型滑坡、浅埋、下卧软基、繁忙国道从上方通过），通过总结此段设计与施工方案，为今后类似工程提供参考和借鉴。 研究方法：采用工程类比和结构分析的方法进行研究和分析。 研究结果：通过分析和类比，确定采用超前双侧壁小导坑及钢管灌注桩来改善隧道基底承载能力的方案。 研究结论：双下侧导坑施工方案适用于浅埋特大跨、地表下沉量要求严格、围岩条件极差的隧道，且更着重于基础的处理。双下侧导坑断面小，易于操作和控制变形，采用全断面封闭支护，大大改善了导坑的受力状况。同时导坑的超前施工先行，可超前探明地质情况，提前处理基础，为整个隧道支护提供足够地基承载力；基础钢管桩能够提高桩问土的承载力，改善隧道仰拱基础，形成大仰拱基础，且能抵御隧道整体下沉。     

客运专线铁路软土地基勘察方法

研究目的:通过分析评价软土地基主要勘察手段,得到满足客运专线铁路控制标准的软土地基勘察方法。研究结果:采用原位测试与钻探相结合的综合勘察方法,布置以静力触探为主的原位测试,并用一定数量的钻探取样,查明了地层分层情况。强度指标宜主要由原位测试(静力触探、十字板试验)或直剪试验获得;变形指标应主要由室内土工试验获得,并辅以一定数量的原位测试进行对比验证。     

摩擦桩竖向承载力计算方法研究

研究目的：解决现行桩基竖向承载力计算方法与桩-土体系的竖向变形相互独立的问题。 研究方法：首先，通过分析桩-土体系的变形机理得出合适的荷载传递函数模型；其次，根据桩-土体系的变形协调原则对桩基础的竖向承载力进行分析研究。 研究结果：针对现行桩基竖向承载力计算方法的不足，提出了一种与桩-土体系竖向变形相协调的计算方法。 研究结论：以变形协调原则与荷载传递法为基础推导的桩基承载力计算方法，能够解决桩基竖向承载力与竖向位移计算各自独立这一矛盾，满足工程设计要求。     

浅谈旋喷桩在铁路桥梁基础加固中的应用

研究目的：通过工程实例的综述，阐述旋喷桩的应用范围、加固原理及其设计、施工中应注意的事项。进一步论证旋喷桩是适宜既有线使用，技术可行、经济实用、便于施工、效果明显的基础加固方法。 研究方法：紧紧围绕既有运营线的特点，采用综合分析、理论计算及实例验证，从技术性、经济性、施工对既有桥梁基础的安全影响性及加固效果等多个方面进行比较，使研究结论可信、加固效果可靠。 研究结论：旋喷桩作为一种基础加固方法，是既有运营线桥梁基础加固中适用性较广、施工较为方便、对既有基础影响较小、加固效果较好、较为经济的一种加固方法，有必要进行更加深入的研究。     

D型施工便梁动态特性的有限元分析

研究目的:D型施工便梁常作为一种临时结构加固既有线路,《铁路工务安全规则》中规定列车通过便梁时限速45 km／h,而实际上为减少施工对运输的干扰,往往需将限速值提高至60 km/h及以上。本课题为其提供理论依据。研究方法:运用有限元的分析方法,通过建立数学模型,对使便梁所受载何进行力学分析。研究结论:便梁在实际荷载作用下实测的竖向挠度值与利用本研究方法在考虑了冲击系数后得到的计算结果十分接近;便梁跨中横向位移实测结果与计算结果也十分接近,略小于计算值;实测D24便梁的频率为 3．723 6 Hz,比理论计算结果大8．8％,便梁具有足够的刚度。     

地下水路堑段槽型挡土墙设计若干问题的探讨

对于地下水路堑段槽型挡土墙,铁路设计人员一般采用边墙简化为悬臂梁、底板简化为弹性地基梁的结构计算模型。一个整体结构简化为两个分离的构件,计算模型本身存在一定的缺陷,一些设计者对此不甚了解;在边墙土压力计算理论的选择、边墙外侧活荷载侧压力的计算、抗浮措施的确定、抗浮稳定安全系数的选取、地基压缩模量的选用等方面也存在疑惑。通过多个荷载组合工况的内力及位移计算,结合国内外标准的有关规定,探讨了结构计算模型的合理性以及弥补其缺陷的措施,提出了设计参数选取的优先方向,得出如下结论:在地下水位较高时,弹性地基梁链杆出现负反力是其最大的缺陷;边墙位移小于产生主动土压力所需位移,土压力计算采用静止土压力更为合理,同时可以减小链杆负反力,弥补弹性地基梁模型缺陷;边墙外侧活荷载宜按非主可变荷载单独计算其侧压力,不宜合并入土压力;抗浮优先考虑底板外延方式;抗浮系数在限制结构重要性系数不小于1.0的条件下取1.05;弹性地基梁模型对地基压缩模量取值不敏感。