多年冻土区铁路通风路基室内模型试验研究

介绍了青藏铁路多年冻土区通风结构路基内模型试验的研究结果。分析了模型路基典型部位的温度随时间的变化情况及整个路基2个典型断面在最低负温，最高正温和融化期结束时的温度场特征。通过对不同周期内对应时刻温度场的对比分析表明：随着时间的推移，路基土体的温度有明显的降低，最大融化深度有逐渐减小，这说明通风管路基结构形式能够有效地为路基提供冷能，发挥保护冻土，维持路基稳定性的作用。沿着风向方向，路基温度场呈不对称分布；通过通风管中心的断面和位于两根通风管中间的断面温度场在同一时刻非常相似，说明在路基的横断面上温度分布是对称的。     

简支折板受迫谐振的解析解

本文借助阶跃函数建立折板的壳面方程，然后应用板壳振动理论和Ｎａｖｉｅｒ方法，求得简支折板受迫谐振的响应。由此还可求得折板自由振动的频率方程。     

土中未冻含水量与温度关系研究

针对水溶液物理化学特性,利用热力学原理,建立了冰水化学势能平衡方程。基于理想成冰模型,依据土体孔隙分布特征,推导了不同孔径中水分冻结公式。在此过程中引入有效应力原理,建立了负温下未冻含水量与温度的关系。据此,提出计算不同温度下水分冻结的通用公式,并通过试验验证,证明了此公式的合理性与准确性。研究表明:未冻含水量与冻结温度之间呈现指数函数递减;外荷载的增大、含盐量的增加均会导致未冻含水量与温度曲线向坐标右侧移动,而土孔隙变小引起未冻含水量曲线逆时针旋转;孔隙中冰晶会延缓水分冻结趋势,该作用随着孔径的减小而愈发明显。     

曲线箱梁静动力特性的有限段元分析

以能量原理为基础，考虑剪力滞后效应和翘曲扭转（包括二次翘曲剪切）的影响及转动惯量对质量矩阵的贡献，提出了一种用于分析单室或多室曲线薄壁箱梁桥静力及动力学特性的曲梁单元法，推导了单元刚度矩阵，质量矩阵和节点荷载列阵，作为验证，在算例中对一曲线薄壁箱梁模型的静力及动力特性（包括正应力，竖向位移，自由振动特性，结构对移动荷载及地震荷载的响应）进行了分析。并将本文数值结果与试验结果和板壳有限元方法所得结果进行比较，证明了本文方法是有效的。     

青藏铁路开放边界块碎石类路基速度场和温度场特征非线性分析

针对青藏高原多风的特点及其气温和地质条件,在考虑全球变暖的条件下,研究青藏铁路开放块碎石夹层路基和开放块碎石护坡路基的速度场及其在未来50年的温度场变化特征。结果表明,在外界风的作用下,两种块碎石路基的道砟层和块碎石层内的对流换热方式以强迫对流为主;在年平均气温为-4.0℃,考虑未来50年青藏高原气温升高2.2℃条件下,这两种路基结构均能不同程度地抵消气候变暖和铁路建设所带来的负面影响,对其下部多年冻土起积极保护作用,但开放块碎石夹层路基的降温效果好于开放块碎石护坡路基,而且还发现在铁路运营50年后开放块碎石护坡路基内部将出现终年融化夹层,这一问题应引起设计与施工部门的重视,以采取相应的措施来维护这种冻土路基的多年稳定。     

块石路堤、护坡导热系数的实验研究

讨论了块石路堤、护坡试样在表面温度周期波动时自然对流产生的条件,分析了开放系统和封闭系统块石试样内部的热传输机理,以说明其热扩散系数和导热系数的确定方法。指出开放系统的试样由于传热形式不单一而不利于热扩散系数和导热系统的精确测定,而封闭系统试样内部的传热形式以热传导为主。结果表明,可用封闭系统的细长圆柱试样来测试路堤、护坡块石的热扩散系数和导热系数。     

寒区隧道三维温度场数值分析

根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出三维有限元计算公式并编制了计算程序,对一座已经建成的寒区隧道进行了算例分析。分析表明沿隧道轴向的初始温度不是均匀的,并且沿轴向也有热量传递,隧道围岩冻结深度沿轴向分布与隧道内大气平均温度沿轴向分布的规律不同,因而,对寒区隧道进行三维温度场分析是必要的。为了保持寒区隧道围岩的原始热状况,防止因冻胀和融沉而发生破坏,采用铺设合理保温材料的方法是行之有效的。从而,为寒区的实际工程设计提供理论依据和计算方法。     

寒区隧道地震响应的弹粘塑性分析

首先给出冻土的弹性本构关系方程，然后以大坂山隧道为例，模拟隧道的开挖和衬砌过程并考虑渗流体积力的影响；给出了隧道刚修好时隧道衬砌和围岩的初应力和位移。在此基础上模拟冻融循环过程，给出了考虑围岩的冻胀后，隧道刚好使用１年和５年时隧道衬砌和围岩的应力和位移。最后对寒区隧道的地震响应进行弹粘塑性的有限元分析。算例表明，寒区隧道衬砌和围岩的初应力和位移对其地震响应有很大的影响，在寒区隧道设计中应该充分考虑