三自由度车辆模型在差异沉降指标确定中的应用

在对不设桥头搭板的路桥过渡段路面进行简化后,建立了三自由度车辆垂向振动系统分析模型,通过模态分析方法求解并计算了车辆上桥和下桥时的人车系统的位移响应和加速度响应;利用所建的车辆模型对经过路桥过渡段时的振动特性进行了评价;并详细分析了行进方向、车速、桥面沉降坡差、车辆载重等参数对差异沉降控制指标的影响.     

高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法及标准研究

为研究路桥过渡段差异沉降控制方法及标准,以京台高速公路改扩建项目为依托,利用路面基层水稳混合料的铣刨料为台背回填材料,提出道路拼宽段路桥过渡段差异沉降控制方法。建立车辆振动模型,分析车辆经过路桥过渡段时的振动特性,并以最大瞬态振动值(MTVV)作为行车舒适性评价指标;以调查法确定的行车舒适性控制指标为标准,确定设搭板及未设搭板的路桥过渡段差异沉降控制标准。结果表明:当车辆经过不设搭板的路桥过渡段时,错台高度、行车速度均对行车舒适性影响较大;当车辆经过设搭板的路桥过渡段时,坡度变化率及行车速度对行车舒适性影响较大。搭板长度对行车舒适性有一定的影响:当车速较低、坡度变化率较小时,随着搭板长度的增加,行车舒适性增加;当车速较高、坡度变化率较大时,随着搭板长度的增加,行车舒适性反而有所降低。可见,设计时确定合理的搭板长度十分重要。     

路桥过渡段车路动力学分析方法研究

为探寻路桥过渡段桥台与引道之间容许差异沉降的理论确定方法,车辆采用两自由度体系模型,路桥过渡段采用不设搭板的台阶模型,行进方向取下桥向,认为车辆通过路桥过渡段作自由振动,给出了车辆振动方程和初始条件,分别用振型叠加法和拉普拉斯变换法进行了车路动力学分析,求出了人的竖向加速度和路面对车辆的作用力.2种方法计算结果非常吻合,表明当车辆模型和路桥过渡段模型较复杂时,路桥过渡段车路动力学分析可以采用拉普拉斯变换法,其中拉氏数值逆变换采用Crump法,计算程序的编制采用MATLAB语言.     

路桥过渡段车路动力学分析方法研究

为探寻路桥过渡段桥台与引道之间容许差异沉降的理论确定方法，车辆采用两自由度体系模型，路桥过渡段采用不设搭板的台阶模型，行进方向取下桥向，认为车辆通过路桥过渡段作自由振动，给出了车辆振动方程和初始条件，分别用振型叠加法和拉普拉斯变换法进行了车路动力学分析，求出了人的竖向加速度和路面对车辆的作用力。2种方法计算结果非常吻合，表明当车辆模型和路桥过渡段模型较复杂时，路桥过渡段车路动力学分析可以采用拉普拉斯变换法，其中拉氏数值逆变换采用Crump法，计算程序的编制采用MATLAB语言。     

基于PLAXIS的高速公路地基处理过渡段沉降分析

在进行高速公路软基处理时,多采用经验性较强的"预抛高"处理工后沉降较大的段落,而对于不同软基处理方式过渡段的差异沉降和沉降坡差等往往重视不够,相关的理论分析也较为滞后.通过理论分析,建议了地基处理过渡段差异沉降不超过2 cm、沉降坡差不超过0.4%的控制标准;并在此基础上,结合某高速公路过渡段沉降实测数据,通过PLAX-IS有限元程序较为深入地分析了软基处理过渡段差异沉降,进而对软基处理过渡段的设计及处理措施提出了针对性的建议.     

基于安全性的路桥过渡段差异沉降控制标准

为研究路桥过渡段差异沉降量化指标,对设搭板和不设搭板2种情况下的路桥过渡段差异沉降建立计算模型.引入动荷载系数作为行车安全性评价指标,将车辆系统简化为5自由度半车模型进行垂直振动的力学模拟,求解分析了车辆通过不同台阶高度(不设搭板情况)和不同搭板长度(设搭板情况)的路桥过渡段动荷载和动载系数的变化规律.结果表明:随着台阶高度增加,前后轮受力最大值逐渐增大,受力最小值逐渐减小;当台阶高度为5 cm时,前后轮受力的最小值已逐渐接近于0,当台阶高度为7 cm时,前后轮受力已出现负值;设置搭板后整车动荷载系数有明显减小,且随着搭板长度增加,整车动荷载系数减小.在此基础上,提出了基于安全性的路桥过渡段差异沉降控制标准.     

高速铁路路基不均匀沉降对胶黏道砟道床过渡段的影响研究

以中兰客专某车站为例，采用ABAQUS有限元软件建立胶黏道砟道床过渡段的车辆-轨道-路基空间耦合模型，分析列车双向行驶时不平顺激励下折角沉降差异值的影响规律。研究结果表明：折角沉降差异值增大时，列车从无砟轨道至有砟轨道钢轨垂向振动位移与轮轨力增大幅度明显大于反向行驶；上行和下行钢轨垂向位移最大峰值点均处在折角沉降起点9 m的位置，而车体垂向加速度、轮轨垂向力上行和下行其峰值点位置均不相同。     

路桥过渡段动力测试及病害劣化机理研究

为了研究路桥过渡段不同区域的环境振动规律,针对109国道桑干河大桥过渡段,现场测试了不同车组匀速通过过渡段时路面结构的振动水平,分别从振动加速度时程、振动加速度频谱及振动加速度振级分析路面结构动力响应特性。由研究结果可知:振动加速度随距桥台距离的减小而增大,桥台附近桥面结构的振动加速度最大;在大型车辆附加荷载作用下,桥面结构主要为低频振动,小型车辆主要引起桥面结构的高频振动;加速度振级随车辆载荷的增大而增大,由于"跳车"现象,桥台附近桥面加速度振级最大;结合过渡段动力响应规律,控制过渡段沉降差是公路过渡段研究的重点。     

互通式立交出口匝道运行速度过渡段长度研究

为确定车辆在互通式立交出口匝道满足安全行驶需求的运行速度过渡段最小长度,分别建立了满足超高过渡、变速行驶、3 s行程时间及横向加速度变化率适中等要求的运行速度过渡段长度计算模型。采用UMRR链式开普勒雷达测速仪,实测不同主线设计速度下立交出口匝道分流鼻运行速度,结合SPSS软件分析,得到分流鼻运行速度。基于运行速度过渡段长度计算模型和典型参数的分析论证,得到了满足不同需求下的运行速度过渡段长度。结果表明:匝道设计速度为30~40 km/h时,车辆变速行驶需求为运行速度过渡段长度的主要控制因素;匝道设计速度为50~80 km/h时,超高过渡、3 s行程时间为运行速度过渡段长度的主要控制因素;基于安全行驶需求,提出了互通式立交出口匝道运行速度过渡段长度最小建议值及纵坡修正系数。     

桥头软基不均匀沉降的管桩处治设计研究与仿真分析

桥头不均匀沉降是沿海海相软土地区公路普遍存在的病害。刚性的桥梁基础与柔性的路基之间存在沉降差异,如何使这两者可以舒缓、平顺的过渡,减少车辆通过时的跳跃是处治这一问题的核心。以浙江省台州市沿海地区某桥桥头不均匀沉降处置为案例,通过桥台路基过渡段沉降曲线计算,提出基于路线纵坡线形理论的PC管桩桩长的反曲线设计理念。根据实际工程情况,利用ABAQUS有限元分析软件建立了桩-土混合桥头地基处置分析模型,进行了基于反曲线理念的PC管桩桩长计算和优化分析。结果表明,利用反曲线理念设计的PC管桩桩长处治桥头过渡段能有效改善沉降后的桥头纵坡线型,减少跳车现象。这对沿海软土地区的该类桥头不均匀沉降问题的解决方案与设计具有参考意义。     

基于行驶舒适性的路桥过渡段差异沉降控制标准

从人车路相互作用出发,建立了人车路系统振动方程和路桥过渡段路面不平整模型,并通过编制的RCBP程序分析了车辆行驶舒适性的影响因素,最后确定了基于行驶舒适性的路桥过渡段差异沉降控制标准。结果不仅可以用于路桥过渡段差异沉降控制标准的相关规范,也可用于一般路基差异沉降标准的制定,对桥头跳车问题的处治和路桥过渡段路面的养护维修提供了科学决策依据。     

轨道过渡段沉降不平顺对车体振动影响研究

为研究过渡段不同弯折角对车体振动影响,以日常保养、舒适度、安全管理、限速管理等指标限制过渡段的沉降差。通过建立新型车辆单元模型,推导车辆系统振动有限元方程,采用Newmark数值积分方法并借助Matlab编程求解,得出三种速度工况下四大管理指标对应的过渡段弯折角限值。     

吊挂设备对高速列车弹性车体垂向振动特性的影响

为了研究车下吊挂设备对高速列车车体弹性振动的影响,文章搭建了车体与吊挂设备的刚柔耦合垂向动力学模型,通过对比刚柔耦合模型和多刚体模型的加速度功率谱密度研究了车体柔性对车辆垂向振动特性的影响;通过控制变量法改变吊挂设备的悬挂参数,分析了不同的悬挂系统频率、悬挂系统阻尼比和悬挂质量对车体中心位置的加速度幅频特性的影响;最后,将吊挂设备视为动力吸振器,采用Jacquot动力吸振器参数优化理论对悬挂参数进行优化。结果表明,合理的选择吊挂设备的悬挂参数可以有效的抑制的车体弹性振动。     

基于卡尔曼滤波算法的车辆振动状态估计与最优控制研究

在建立2自由度1/4车辆悬架振动模型基础上,提出了利用卡尔曼滤波算法估计车辆行驶振动状态的方法。通过设计卡尔曼滤波算法,对在不平路面上行驶车辆的车身垂向位移、垂向速度和车轮垂向位移、垂向速度状态进行估计,并通过Matlab/Simulink对估计效果进行验证。验证结果表明,该方法能够在不同路面、不同车速下准确估计车辆的相关参数,为汽车主动悬架的最优控制提供了基础。     

搭板加筋路基处理路桥过渡段差异沉降研究

针对路桥过渡段因路基与桥台沉降差较大而产生的桥头跳车现象,文中利用FLAC3D软件建立了桥头结构与搭板加筋路基的分析模型,对比分析搭板长度与土工格栅层数、模量对路桥过渡段差异沉降的影响,结果表明,搭板可以有效避免路桥连接处的错台现象,但易引起二次跳车现象的发生;搭板加筋路基可以有效减小路桥过渡段差异沉降,避免二次跳车现象的发生,提高行车舒适度;布置土工格栅的效果主要体现在路基与地基交界处;格栅模量的增加可以减小道路沉降。     

桩板结构在深厚软基高速公路过渡段处理中的应用

针对高速公路深厚软基过渡段处置的困难与不足，结合公路工程特点，引入铁路领域桩板结构地基处理方法。结合具体工程案例，基于非饱和渗流-固体力学耦合数值分析理论，对比分析一般悬浮桩与桩板结构在过渡段的处理效果并进行关键结构的参数分析。结果表明：对比过渡段工后差异沉降、总沉降、水平位移等评价指标后，桩板结构相比一般方案对过渡段的处置效果更优越；差异沉降受桩体间距影响较敏感，实际设计中需多次试算以保证工程设计经济性；混凝土板厚度是控制差异沉降的关键参数，较大的混凝土板厚度可有效改善深厚软基上各结构间的过渡效果。     

基于桥头跳车动力作用影响的台背回填处治技术研究

在考虑车辆动力模型及路桥过渡段不平整几何模型的基础上,采用3轴9自由度车辆运动动力模型,结合弹塑性动力有限元方法,建立可用于分析路桥过渡段车辆振动荷载作用的路基路面动力响应三维有限元模型,计算结果表明,由于路桥高差的激振,车辆将产生一定幅度的垂向和俯仰运动,路面受到的最大动力荷载作用在距离桥头10～30 m范围内;考虑到通平高速公路1-5合同段主要分布为全风化花岗岩,试验结果表明,当地全风化花岗岩填料0.075 mm通过率越小,渗透性越好,可采用强度相对高、颗粒粗的全风化花岗岩填料进行台背回填,其他标段则采用符合规范要求的碎石土填筑。     

江海高速姜堰段的软基处理设计

目前国内软基处理方式多样，投入费用高，处理质量比往年大有提高。但或多或少的还存在质量问题，即软基处理后在桥头及过渡段、一般路基段或小型构造物处仍然工后沉降超限或稳定不满足要求，反映到工程实体就是局部地基沉陷失稳、小型构造物沉降或倾斜，甚至基础断裂，继而出现严重的跳车现象，对车辆和乘客都造成较大影响。同时也大大缩短了工程使用寿命和服务期限。为了改善软基处理方式、提高软基处理设计质量，依据在江海（江都至海安）高速姜堰段的设计经验，在设计方案上进行了研究和探讨。     

京台高速公路软基处理对比分析

以京台(北京—台北)高速公路廊坊段为依托,研究水泥粉煤灰碎石桩(CFG)复合地基法、水泥土搅拌桩复合地基法、预压法对公路软基进行处理的效果。结果表明预压法可使一般路段沉降预先产生从而有效减小工后沉降,但其卸载时机需根据实际情况进行合理选择;CFG桩复合地基法应用于桥头路段可有效减小地基总沉降量,使地基沉降向深处发展;水泥土搅拌桩复合地基法应用于桥头过渡段或涵洞两侧单独使用时,可能会由于桩身模量较小、桩长较短,处理效果不够理想,但与预压法相结合能较好地减小工后沉降量。应用时应根据实际情况选取一种或多种方法相结合,最终达到减小工后沉降的目的。     

无砟轨道路桥过渡段动力分析

以某高速铁路路桥过渡段为背景,基于ABAQUS和动力学理论建立列车-轨道-路桥过渡段模型,计算不同过渡段长度、不同过渡段填料弹性模量下轨道和列车的动力响应.计算结果表明,过渡段长度及填料弹性模量对轨道和列车动力响应有较大影响;过渡段长度为0～20 m时,轨道和列车的动力响应随着路桥过渡段长度的增加逐渐降低;过渡段长度大...