山西中南部重载铁路隧道基底加固技术探讨

山西中南部铁路通道全长1 260 km,是我国修建的第一条重载万吨运煤大通道。采用三维模拟方法,研究不同轴重条件下,重载列车动荷载作用,并结合既有铁路隧道病害调查整治情况提出了隧底承载力标准的建议值,隧道仰拱填充表面加强和隧道基底加固的方案。为重载铁路隧道专业的技术参数的制定提供技术支撑。     

大轴重条件下重载铁路路基动态测试试验

通过对不同轴重、速度下的编组试验列车进行动态测试,分析了既有线重载铁路基基床动应力、加速度及动位移分别随轴重增加和速度提高的变化规律,为既有线重载铁路路基改能扩建以及病害机理的研究提供了依据。     

重载铁路轨道结构受力特性仿真分析

重载铁路朝大轴重、高运量、高密度的方向发展,对轨道结构提出了更高的需求。轨道结构在列车荷载作用下的受力特性与轨道部件尺寸、材料参数等有关。在已有研究基础上,充分结合朔黄铁路现场实测数据,采用有限元方法建立重载铁路轨道结构仿真模型,计算分析了不同轴重及不同轨道参数下的重载铁路轨道结构的受力特性(包括钢轨、轨枕、道床、路基面的弯矩、应力、变形等)。研究结果表明:列车轴重对钢轨位移与应力影响最大;采用Ⅲ型轨枕、减小轨枕间距有利于减小轨道结构受力;道床弹性模量对钢轨位移影响较大,而道床厚度对受力特性影响较小。     

32m重载铁路T梁动力性能试验研究

重载铁路运输的快速发展,显著提高了铁路运营能力和经济效益。但是随之带来的是对铁路桥梁冲击振动加剧、梁体开裂等一系列不利影响,严重危及铁路行车安全。以重载运输条件下32m铁路T梁为研究对象,通过有限元仿真分析结合现场动载试验,研究不同轴重列车作用下对桥梁动力性能的影响,最后得出桥梁横向加速度值与列车轴重有关,验证了本文提出的有限元仿真计算与荷载试验相结合的方法是可行且有效的。     

重载交通下高速公路路基动应力实测研究及工作区划分

针对重载交通下高速公路路基动力响应问题,通过在高速公路路基埋设测试元件,测试了重载车辆运行下沥青混凝土路面—路基结构的动应力,获取了不同轴重和车速下路基的动应力峰值分布规律,得出了路基动应力随深度衰减的系数值,并依据动应力与自重应力的关系划分不同的路基工作区,结果表明:在120、140、160 k N的轴重下,动敏感区深度分别为1.26、1.36、1.45 m,相对于标准轴载增长约5.1%、13.3%、21.8%;动影响区深度为1.69、1.77、1.88 m,相对于标准轴载增长约5.6%、10.6%、17.5%。重载交通作用下动应力对路基的影响范围明显加深,因此在路基结构设计及稳定性保障上需引起足够的重视。     

重载铁路桥梁提速作用下动力性能试验研究

重载铁路提速可以显著提高铁路运量和经济效益,但是提速后可能会使桥梁冲击振动加剧,振幅加大,给桥梁结构带来不利影响,严重危及铁路行车安全。以朔黄铁路南运河特大桥为研究对象,通过有限元仿真分析结合现场动力性能试验,研究列车在提速作用下对桥梁结构动力性能的影响。结果表明：桥跨结构横向加速度值与列车轴重有关,横向振幅和横向加速度随速度增大而增大的趋势不显著,且实测结果表明该桥动力性能参数与理论分析规律吻合,验证了本文的仿真计算与荷载试验相结合的方法是可行的。     

基于三维数值模拟的铁路路基动力特性分析

为探讨列车轴重和运行速度对土质路基动力特性的影响,用ANSYS与FLAC3D软件对有砟轨道-路基系统进行了三维动力数值模拟,在模拟过程中,利用滞后阻尼实现了土体在循环动荷载下的非线性特性.用该方法对达成线循环加载试验段的路基进行建模计算,所得路基动应力与现场实测数据有很好的一致性.在荷载振动频率与客车运行速度的转换过程中,取相邻车厢两个转向架的间距为相邻两个动应力波峰之间的距离,在此基础上,探讨了客车运行速度对土质路基动力性质的影响.研究表明:列车轴重和运行速度对路基表面动应力影响较大,随着轴重的增加和速度的提高,路基表面动应力呈马鞍形分布的趋势愈加明显;动应力沿路基深度的衰减规律受车速的影响很小,不同车速下的动应力在基床表层内都衰减了42%~46%,再经过基床底层的扩散,衰减值达79%~82%.      

重载铁路64m下承式钢桁梁桥运营性能研究

铁路是国民经济的大动脉,随着我国重载铁路干线列车的轴重以及载运量的增加,给铁路桥梁带来越来越多的不利影响,如横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营性能。以朔黄铁路上行线64m下承式钢桁梁为研究对象,通过运营性能试验,研究钢桁梁在不同荷载类型和不同行车速度作用下的安全运营性能,得到:在运营列车荷载作用下,该钢桁梁横向振幅、跨中横向加速度、跨中动挠度和跨中受力杆件动应变均随着列车荷载的增大呈增大趋势;列车速度υ=66km/h左右时,钢桁梁动力响应达到最大值。相关结论为重载铁路钢桁梁的维护管理提供科学依据。     

重载铁路小跨径混凝土桥梁运营性能研究

重载铁路运输的快速发展提高了铁路的运输能力和经济效益,但列车轴重提高和编组增加给既有铁路桥梁带来了严重的影响.采用现有标准设计的桥梁结构,虽然在一定程度上可以满足列车运营要求,但也暴露出小跨度桥梁承载能力不足、桥梁横向振动偏大等危及列车安全的问题.以重载运输条件下小跨径混凝土简支梁桥为研究对象,通过理论计算分析,结合桥梁运营性能试验,对桥梁的受力特点和运营性能进行系统地研究.     

重载运输条件下桥墩横向振幅的影响因素分析

随着我国重载运输的持续发展,列车编组增加,车辆轴重增大,运营密度增大,现役重载桥梁出现横向振动过大危及行车安全的现象,研究表明桥墩墩顶横向振幅直接影响桥跨结构的横向振幅,因此研究桥墩的横向振动的影响因素对控制桥跨横向振动十分必要。以朔黄铁路中比重较大的矩形板式墩为研究对象,采用理论分析、有限元模拟分析结合现场实测的方法,研究了列车行驶速度、桥墩高度及轴重对墩顶横向振幅的影响规律。结果表明,随着速度的增大,墩顶横向振幅呈先增大后减小趋势;桥墩横向自振频率越大,墩顶横向振幅最大值所对应的速度越大;随着墩身高度增加、列车轴重增大,墩顶横向振幅均呈增大趋势。     

重复加载下路基填土的临界动应力和永久变形初探

本文针对路基填土在列车荷载重复作用下产生永久变形的问题，利用动三轴试验，研究了重复加载条件下，土体的临界动应力和永久应变随加载次数、加载频率和周围压力变化的规律，对高速铁路和重载铁路路基设计有重要的参考价值．     

30t轴重重载铁路基床K30控制标准探讨

山西中南部铁路通道是我国第1条按30t轴重设计的重载铁路。由于其路基基床压实控制指标目前尚没有成熟的技术标准可供采用,因此需通过实践进行探讨。通过简化计算对不同轴重条件下的路基基床应力进行了对比分析,并参考相关施工技术标准,结合工程实践提出了30t轴重重载铁路路基基床K30技术标准建议,为未来重载铁路设计及施工技术标准的制定提供参考。     

铁路路基动态特性的模型试验研究

本文分析了列车荷载作用下路基的特点，通过１：１的室内模型试验研究了路基的动应力、永久变形、弹性变形和加速度随列车苛功的重复作用次数、轴重及运行速度的变化规律，同时提出了改善路基的动态特性的一些措施。     

既有线列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应分析

目前在建的天津南港铁路地处软土地质、地形复杂的大港地区,紧邻既有线与河流。既有线列车运营时产生的振动荷载会使邻近框架墩产生水平动位移及横向动应力,因此进行列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应分析是十分必要的。采用修正后的激振力函数表达式来计算列车振动荷载,并分析列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应。研究结果表明:列车振动荷载引起的框架墩墩顶节点的最大正、负横向应力值近似相等;墩顶的最大正、负横向位移计算值均较小,符合要求。上述研究结果具有一定的工程实际意义并对铁路桥梁的设计和施工具有一定的借鉴作用。     

动荷载作用下沥青路面动态响应研究

为了进一步明确动荷载作用下半刚性沥青路面的动态响应,通过模型计算,研究了轴重、速度和材料弹性模量等因素对各动态响应值的影响。结果表明,增大轴重会使基层顶部竖向应变、路表弯沉和面层底部横向剪应变等指标显著增大,会加速路面的破坏,因此实际中要控制重载和超载车辆比例;车速越大,各响应值越小,对沥青路面的破坏越小;增大下面层模量能显著减小面层弯拉应变,增大中面层模量能显著减小路表弯沉;增大基层模量能有效减小路表弯沉和基层顶部竖向压应变,但对面层的弯拉应变影响很小。     

重载铁路水泥改良膨胀土工程特性与路用性能

为了探究重载铁路水泥改良膨胀土路基填料的工程特性及路用性能，采用室内动三轴试验、微观结构试验、路基原位动力试验相结合的方法，揭示了膨胀土掺入水泥3%～5%改良前后静态指标与动态指标的变化特征，分析了水泥掺量5%和3%改良膨胀土分别用作重载铁路基床底层及以下路堤填料建设期的工作性能，评估了服役期列车动载作用下路基的动力稳定性. 研究结果表明:膨胀土掺入3%～5%水泥改良后，强度提高同时胀缩性显著降低，水稳定性提高3～4倍；相比重塑素膨胀土，水泥掺量3%～5%改良膨胀土临界动应力提高5～6倍；检测路基压密程度与强度指标满足规范且有较大富裕，监测路基中线地基沉降在铺轨前处于稳定状态；原位动力测试表明列车动载作用下路基的动应力沿深度逐渐衰减，在基床表层与基床底层范围内最大衰减量分别可达40%和80%以上，动应力影响深度是基床设计厚度的1.4～1.8倍，动应力影响深度范围内路基的动应力值远小于同位置填料的临界动应力，运营期路基动力稳定性满足安全服役要求. 研究成果能够为重载铁路水泥改良膨胀土路基精细化建设养修提供理论参考.      

列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。     

弹射冲击荷载下重载铁路路基动位移空间分布特征

为研究军用重载铁路路基动响应空间分布特征,通过高度非线性分析程序ANSYS/LS-DYNA3D建立了重载铁路轨道-路基-地基三维显式动力分析模型,并引入三维一致黏弹性人工边界;采用梯形冲击荷载模拟弹射冲击,探讨了不同幅值(150～600 kN)的弹射冲击荷载作用时重载铁路路基系统动位移的空间分布特征,通过Boussinesq弹性理论与林绣贤多层系统当量理论验证了数值模型的可靠性. 结果分析表明:当作用在轨道上的弹射荷载开始进入卸载状态时,路基系统的竖向动位移达到最大值;结束卸载时,道床顶面存在一定量的残余变形,且残余变形随荷载幅值增长呈线性增长,增长速率约为0.60 × 10?2 mm/kN;在不同荷载幅值下路基动位移沿线路横、纵向均呈对称分布,动位移沿竖向近似呈直线型衰减,且衰减速率随着荷载幅值的增加而增大;荷载幅值越大,路基动位移的轮对效应及道床和基床对钢轨动力的分担作用均越来越显著;路基的动位移峰值与荷载幅值大致呈线性关系,道床顶面的动位移峰值随荷载幅值增长最快,增长速率约为1.27 × 10?2 mm/kN,基床表层与基床底层次之,增长速率分别约为1.23 × 10?2、1.20 × 10?2 mm/kN,路基本体增长最慢,增长速率约为1.10 × 10?2 mm/kN.      

重载铁路双柱式桥墩运营性能及加固评价

随着我国重载铁路干线列车的轴重以及载运量的增加,给双柱式桥墩带了许多不利影响,如横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营性能。以朔黄铁路双柱式桥墩为主要研究对象,通过理论分析,重点研究不同荷载类型和不同行车速度作用下墩顶横向振幅的变化规律和桥墩的自振频率特性,结合加固后双柱式桥墩运营性能试验,研究其加固效果,为重载铁路双柱式桥墩的维护管理提供科学依据。     

足尺沥青混凝土路面加速加载动力响应

采用足尺沥青混凝土路面加速加载试验设备,检测了移动车辆荷载下路面结构的动力响应,分析了面层底部的动应变和土基顶竖向压应力,研究了车辆轴重、行驶速度和轮胎胎压对路面结构动力响应的影响,分别建立了动力响应与轴重、车速的回归模型,在不同轴重、车速和胎压下对4种路面结构进行了试验。分析结果表明:在行车荷载作用下,面层底部应变响应呈拉压应变交变状态;在中等试验温度条件下,面层底部应变响应随轴重的增加而线性增加,土基顶竖向压应力呈单向应力状态,且随轴重增加而增大;车速显著影响面层底部应变响应,但对竖向压应力影响不大,仅影响应力的脉冲持续时间;随车速增加,应力脉冲时间缩短,面层底部应变响应减小;重载车辆在低速行车时对路面的破坏作用更严重,但胎压对面层底部应变和土基顶竖向压应力影响较小。