用无拉应力计算模型分析道床变形

道床是一种散体材料，不能承受拉应力，现行的有限元分析方法，得到道床内出现拉应力的分析结果，这与实际情况是相违背的，本文采用修正拉应力，进而修正荷载向量的方法，论述了无拉应力计算模型的原理，运用无拉应力计算模型，考虑道碴的非线性性质，对铁路道床进行了力学分析。     

轨道结构参数对其声辐射特性影响

建立轨道有限元-边界元振动声辐射模型。用三维实体有限元模型模拟钢轨、轨下垫层、轨枕和道床,以轮轨联合粗糙度作为激励源,并考虑接触滤波的影响。采用有限元法计算轨道结构的系统响应,以轨道结构速度响应作为输入,利用声学边界元法计算轨道结构的声辐射。分析比较本文模型和已有轨道声辐射模型的数值结果表明:在中低频区域内,二者具有较好的一致性;在高频区域,本文模型数值结果更加合理。本文讨论轨道结构参数对轨道系统声辐射影响,结果表明:不同轨道参数对轨道结构声辐射影响程度不同。通过对轨道结构系统参数优化设置,可达到减振降噪效果。     

分析范围对地下结构无限元动力响应的影响

有限元与无限元耦合的方法是求解无限域或半无限域动力问题的有效方法。但分析中有限元区域大小的选取及无限元中节点位置的选取对计算精度的影响到底如何？目前尚缺乏深入研究，本文将以某城市地铁的动力分析为例，在这方面作一些探讨。     

无碴轨道道岔区轨下基础受力分析

研究目的：本文以遂渝线12号无碴道岔道床为例，对12号无碴道岔的轨下基础受力和变形特性进行了分析，为无碴道岔道床的设计提供参考。 研究方法：根据多重叠和梁理论，运用有限元方法建立了无碴轨道道岔区轨下基础受力模型，针对无碴轨道板之间接触条件的特点，对无碴轨道道岔区轨下基础受力进行了分析。 研究结果：在同样荷载条件下，板层之间无紧密连接的无碴轨道的板层拉应力要大于板层有紧密连接结构的拉应力；当道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大。 研究结论：通过建立无碴轨道岔区道床有限元模型对岔区道床在列车荷载作用下的轨道响应进行了探讨，并分析计算了岔区分开式道床和连续式道床的道床板截面最大弯矩供设计时参考。道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大，故道床设计时可针对分开式道床和连续式道床的特点进行合理选用。     

轨道结构刚度的理论计算

介绍轨道总刚度的计算,轨下垫层刚度和扣件刚度之间的关系,轨下垫层、扣件和道床刚度的理论计算方法等。在对道床刚度计算时,采用道床分层计算法,根据不同深度道床应力的梯形分布求出最大道床应力和道床弹性模量计算道床刚度,由于最大道床应力的范围小于平均道床应力的范围,所以用此法计算的道床刚度接近实测值。进一步指出虽然理论计算的轨道部件刚度值是线性的,但实际轨道部件刚度是非线性的,在具体应用时应根据荷载范围选用轨道结构刚度值。     

虚边界元法解不同介抽的组合结构

不同介质的组合结构，对其组合面附近域进行准确分析计算的研究，具有理论意义和应用价值。本文依据虚边界元法导出了不同介质组合结构弹性力学问题的求解方程。通过数值算例结果与解析解和有限元解的比较，证明了算法的有效性。     

路基上无碴道岔道床板静力分析

建立土质路基上无碴道岔整体道床的有限元实体模型,对于整体道床的多层道床板结构采用换算为单一板并用实体单元模拟．分别以一个转向架荷载加载于道岔的转辙器区和辙叉区,对土质路基上无碴道岔整体道床进行静力分析,通过承载能力的检算研究道岔区整体道床的受力变形特点．     

整体道床病害整治研究

随着我国高速铁路和城轨交通建设快速发展,无碴轨道整体道床已被广泛采用。整体道床是一种新型轨下基础结构形式,具有稳定性好、轨道平顺性高、刚度均匀性好等优点,但受列车振动、结构性能、水文地质、施工质量等方面的影响,出现了道床混凝土下沉破损等病害。通过弹性地基梁模型、多重叠合梁模型、有限元模型和动力计算理论模型,分析整体道床病害形成的原因,进一步对整体道床结构的设计参数、轨道振动动力响应特性的分析进行研究.提出采用高弹性扣件、增设或加强排水设施、道床基底换填、整体道床翻修、压注水泥胶浆或化学浆等整治病害方法。     

PC简支梁铁路桥墩身动力响应的特解边界元分析

根据特解边界元理论,建立动态响应数值分析方法,编制相应的动力分析程序,计算PC简支梁桥墩顶纵向位移、速度和加速度时程,详细分析其动态变化过程;采用有限元分析方法,选择8节点块单元模拟墩身,并与特解边界元的计算结果进行对比。结果表明:两者具有较好的一致性,说明采用特解边界元的数值处理方法和所构造的边界元计算墩身动力响应是正确的。由于边界单元法只在边界上剖分单元,通过基本解把域内未知量化为边界未知量求解,自由度数目大大减少,计算效率较高。     

基于轨道元的运动有限元分析

基于轨道纵向条带状分布的规则性结构,建立轨道元的运动有限元数值计算方法与轨道结构空间整体模型,分析钢轨与轨枕所采用的空间Timoshenko梁单元有限元控制方程的形成,阐述轨道元单元移动的数值计算过程和边界条件的处理方法.轨道元作为数学模型,从形式上表现为轨枕间距长度范围内的一段轨道截矩,涵盖一根轨枕及其相应钢轨、扣件、弹性垫层、道床与路基在内的动力学特性,应用列车前后适时"增加与缩减"一个(或多个)轨道元的方法,可进行无限长轨道结构的动态响应分析.理论计算与实测结果对比表明,所建基于轨道元的运动有限元模型及其程序能够反映轨道结构的振动特性及进行相应的动力性能分析.     

米轨混凝土枕道床横向阻力离散元数值模拟

研究目的:为分析米轨混凝土枕有砟道床横向阻力变化特征,本文首先通过圆筒堆底试验与离散元模拟对道砟的摩擦系数进行标定,然后采用离散元法研究匀速推动轨枕和变速推动轨枕两种情况下米轨道床横向阻力特性,同时用单根轨枕测试法开展米轨道床横向阻力试验以验证离散元模型的正确性,最后利用离散元模型探究道砟堆高和道床肩宽对米轨混凝土枕有砟道床横向阻力的影响。研究结论:(1)通过圆筒堆底试验与离散元模拟发现,道砟颗粒摩擦系数取0. 63时与试验结果相吻合;(2)与匀速推动轨枕相比,变速推动轨枕得到的道床横向阻力仿真值与实测值更吻合,因此变速推轨枕得到的道床横向阻力的仿真精度更高;(3)米轨混凝土枕有砟道床横向阻力随着砟肩堆高的增加而增大,砟肩堆高150 mm能显著提高米轨混凝土枕有砟道床横向阻力;(4)随着道床肩宽的增加,米轨混凝土枕有砟道床横向阻力不断增大,当道床肩宽在400～500 mm之间时对道床横向阻力的提高最经济有效;(5)本研究成果可为米轨铁路无缝线路设计理论和米轨铁路有砟道床设计理论提供参考。     

有轨电车线路土质路基段单元式无砟轨道结构设计

参考铁路客运专线无砟轨道计算方法,对有轨电车线路土质路基段轨道承受的荷载作用进行了分类和组合。建立了无砟轨道的"梁-板"有限元模型,采用极限状态法对车辆荷载下的道床结构进行了设计,并基于容许应力进行了安全性复核。复核结果显示,道床正截面受弯承载能力、正常使用极限状态下的道床裂缝、道床强度等均满足规范要求。     

直线电机运载系统整体道床力学特性研究

利用ANSYS有限元分析软件,建立直线电机运载系统无碴轨道的空间计算模型,将整体道床的受力变形结果与不考虑磁吸力的结果进行对比分析,得出磁吸力对整体道床的影响规律.理论分析表明,在考虑直线电机的磁吸力后,将增加整体道床的内力和位移值,据此对整体道床的设计提出建议.     

铁路车轮周向脊肋阻尼结构振动声辐射控制的初步探讨

为了弄清周向敷设脊肋式约束阻尼铁路车轮减振降噪机理,将铁路车轮简化成同样比例尺度的等厚圆盘,并在圆盘上敷设周向分布脊肋约束阻尼,分析其振动-声辐射特性。基于混合有限元-边界元法,建立了敷设约束阻尼结构的圆板系统振动-声辐射模型。其中,系统的振动响应由实体有限元模态叠加法计算得到,约束阻尼结构的阻尼效应通过结构模态损耗因子来考虑。进而将系统振动响应作为声学边界元的初始条件,用基于声学边界元法的软件SYSNOISE计算得到系统的声辐射。考虑到计算阻尼结构模态损耗因子的精度与计算耗时情况,对复特征值法和模态变形能法进行了分析比较。数值计算中,考虑了两种不同截面形式的周向脊肋及其布设位置对系统振动声辐射的影响。结果表明,周向脊肋对降低系统振动声辐射有积极作用,其效果与脊肋截面形状和布设位置有关。本文的分析为低噪声车轮的设计提供重要的参考。     

地铁邻近建筑环境振动预测及传递规律分析

以南昌地铁1号线邻近建筑二中宿舍楼为研究对象,基于动力反应分析理论,建立隧道-大地-建筑的三维有限元模型,在计算边界域施加黏弹性人工边界,研究双线双向隧道上行线和下行线不同隔振工况下,宿舍楼室内的振动响应及振动在楼层之间的传递规律。研究结果表明:上行线和下行线隧道均采用整体道床时,室内振动超出标准;如果仅在上行线隧道采用钢弹簧浮置板道床进行隔振,室内振动降低到标准以内,但是富余量不大;当上行线和下行线隧道均采用钢弹簧浮置板道床进行隔振时,宿舍楼室内的振动大大降低,距标准规定的限值有很大的富余量。研究发现钢弹簧浮置板对6.3~15 Hz范围内的振动有放大效应,隔振区间主要在15 Hz以上;低频振动随着楼层的升高而增强,Z振级在各楼层之间变化不大。     

高速铁路桥梁结构噪声的全频段预测研究(Ⅰ):理论模型

基于车-线-桥空间耦合振动和稳态声辐射的边界元法、统计能量法理论,提出高速铁路桥梁结构噪声全频段预测方法。根据桥梁结构形式,考虑计算规模和效率,确定分析频段限,将整个频域划分为2部分;在不同的频段建立直接/间接边界元和统计能量模型,采用"强耦合"假设简化子系统耦合损耗因子求解;进行车-线-桥空间耦合振动分析,分别计算桥梁和钢轨振动响应作为边界元模型边界输入和统计能量模型能量输入,在不同频段进行稳态声辐射分析,得到桥梁结构噪声全频段结果。并对分析频段划分、边界元法边界输入、"强耦合"假设的验证、统计能量法的能量输入,声反射和声衍射处理等进行探讨。     

大型养路机构维修无缝线路稳定性的研究

大型养路机械维修无缝线路会使轨道的稳定性下降，本文应用有限元法，将轨道视为具有一定横向刚度的有限长梁，并具有一定的初台弯曲，钢轨和轨枕的连接为一系列弹簧，轨枕在道床上的阻力是随位移变化的非线必函数，采用荷载增量法迭代求解无线路的稳定性。并根据现场的实测道床阻力来对作业后的轨道稳定性进行监控和预测。     

地铁隧道不同轨道结构形式对建筑物减振的仿真分析

建立隧道-土层-某建筑物的二维有限元模型,分别施加整体道床和钢弹簧浮置板道床区段的实测边墙竖向加速度,计算出不同轨道结构形式下建筑物的振动响应.计算结果表明,埋深相同时钢弹簧浮置板道床相对于整体道床可使邻近建筑物竖向振动加速度减小约80%;采用整体道床时邻近建筑的竖向振动加速度随隧道埋深增大迅速减小,而采用钢弹簧浮置板道床时建筑竖向振动加速度随埋深增大减小缓慢.     

铁路隧道整体道床的沉降与基底状况关系的分析

为查清铁路隧道整体道床破损的原因,研究在列车作用下道床的沉降与基底状况的关系,根据焦柳线银匠界隧道整体道床实际情况建立力学计算模型。采用弹塑性有限元法进行计算,绘出在不同的基底状况下地基弹性模量与铁路隧道整体道床沉降的关系曲线。计算得到的沉降值与实际测得的数据吻合。研究表明:道床的沉降和道床下软基被淘空的情况有关,以道床下软基两端逐步向中间被淘空为最不利情况。道床的沉降和基底的弹性模量成非线性关系,在基底弹性模量不断减少的一个较大的范围内,整体道床的沉降比较均匀,而当地基弹性模量降至30 MPa以下时,整体道床的沉降将急剧加大。利用所绘制的关系曲线,并根据查明的道床基底地质情况可预报该区域的沉降,或根据道床的沉降估计道床的基底情况。通过计算还发现,在基岩、侧沟、边墙、人行道和围岩对整体道床的作用中,围岩的作用有限。     

基于离散元法的轨枕空吊整治作业参数优化

为了更好地对轨枕空吊进行整治，采用离散元法建立模型，研究捣固、稳定作业参数对轨枕单侧空吊道床整治效果的影响，对各作业参数进行优化设计。结果表明：捣固作业能够有效地将道砟填充至空吊区域，同时会使原本稳固的道床变得松散，而稳定作业能使松散道床更加密实，提高道床稳定性；对轨枕单侧空吊道床进行捣固作业时，建议捣镐振幅采用7 mm，捣镐频率采用25 Hz，插镐深度采用35 mm，插镐速度采用1.6 m/s；捣固作业完成后，对轨枕单侧空吊道床进行稳定作业时，建议垂直下压力采用25 kN，水平激振频率采用30 Hz。