基于分离迭代和耦合时变的列车—轨道—桥梁耦合系统高效动力分析混合算法

为提高列车—轨道—桥梁耦合系统动力分析的计算效率,基于耦合时变法及分离迭代法,提出了1种混合算法。该算法将列车—轨道—桥梁耦合系统分解为车辆—轨道子系统和桥梁子系统。其中,车辆—轨道子系统在每一时间步需根据车辆位置对系统刚度系数矩阵进行更新,具有时变的特性;桥梁子系统的系统动力系数矩阵在整个动力分析过程中保持不变;车辆—轨道子系统与桥梁子系统通过钢轨与桥梁间作用力的平衡迭代实现耦合。利用朔黄重载铁路32m简支梁桥现场试验数据与由混合算法计算得到的分析结果进行对比,验证了混合算法的可行性。采用耦合时变法和混合算法分别计算列车通过蒙华重载铁路黄河龙门大桥的动力响应,结果表明:采用相同的时间积分步长时,2种方法拥有相同的计算精度,但混合算法比耦合时变法具有更高的计算效率,求解耗时降低了75%。     

基于多传感器集成的地铁限界及轨道几何状态检测应用研究

对地铁限界及轨道几何状态进行检测是地铁运营维护的重要工作,采用人工检测既费时又费力,运用大型轨检车的费用太高.为了便携快捷地检测地铁限界及轨道几何状态,基于多传感器集成开发一种便携检测装置,进行检测应用研究.通过将激光扫描仪、轨距传感器、里程计和倾角仪等传感器集成到轨检小车上,设计配套的软件系统,构造了限界检测、轨距计算、超高计算、坐标系转换和里程计标定等板块.应用该便携装置对长沙地铁三号线侯家塘站至四方坪站进行检测,分析和验证了检测结果,检测装置最终实现了超限报警、图形及超限数据自动录入、轨枕自动识别及轨道几何尺寸数据自动采集等多项功能.     

分级加载下铁路路基粗粒土 动力特性研究

利用大型动三轴试验仪对铁路路基粗粒土填料开展分级加载的循环三轴试验,分析围压、加载频率对粗粒土动应力-动应变关系、动弹模以及阻尼比等动力特性的影响。试验结果表明:随着围压或频率的增加,土体的动强度、动弹性模量和阻尼比均增大;动应变较小时频率或围压对阻尼比的影响较小,动应变较大时频率或围压对阻尼比影响较大。在试验基础上建立基于Hardin-Drnevich骨架曲线和符合广义Masing准则的粗粒土非线性动本构模型,并在ABAQUS中UMAT二次开发平台编制相应的子程序。通过与试验结果比较,验证了粗粒土非线性动本构模型的正确性。     

有限元模拟土-箱基-框架结构大比例模型动力相互作用研究

通过野外大比例模型试验,对土-箱形基础-框架结构体系进行动力测试,研究在土-结构相互作用影响下,不同质量分布情况下,结构体系的动力特性变化规律以及其在顶部稳态激振试验中的动力反应;此外,通过有限元软件MSC.Marc建模计算与试验对比分析。研究结果表明:考虑土-结构相互作用影响后,结构的自振频率减小,周期延长;通过堆载改变结构楼层质量分布后,基频减小,结构的动力特性变化规律满足动力相似关系。有限元计算与现场试验吻合较好,为研究如何利用土-结构共同作用指导结构设计提供了参考。     

不同预测模型下钢-混结合梁收缩徐变效应对比分析

为选择一种精度较高的混凝土收缩徐变预测模型进行大跨度高速铁路钢-混结合梁结构体系的收缩徐变效应分析,以昌吉赣客专赣州赣江特大桥为背景进行研究。设计钢-混结合梁等效节段模型,开展节段模型施工全过程的收缩徐变效应试验;采用MIDAS FEA建立钢-混结合梁节段的精细化有限元模型,分析5种预测模型(CEB-FIP90模型、ACI209模型、EN1992-2模型、JTG D62-2015模型和JSCE模型)下钢-混结合梁节段的收缩徐变效应,并与实测结果进行对比。结果表明:CEB-FIP90预测模型的计算结果与实测值吻合较好,预测精度较高,可以采用该模型进行钢-混结合梁的收缩徐变效应预测分析。     

小半径曲线刚构箱梁桥日照时变温度场与温度效应

应用太阳物理学理论确定了太阳的实时位置, 结合光线跟踪算法实时选取了结构的时变迎光面, 得到了结构的时变热边界条件; 以永顺—吉首高速公路石家寨立交中的一座小半径曲线刚构箱梁桥为工程背景, 参考当地历史气象数据, 以气温最高的某夏日为例, 在考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热和风速等环境条件下, 实现了小半径曲线刚构箱梁桥三维瞬态日照时变温度场的有限元仿真, 通过热-结构耦合分析得到了小半径曲线刚构箱梁桥的日照时变温度效应。研究结果表明: 在日照时变辐射作用下, 由于小半径曲线刚构箱梁桥翼缘板的遮盖作用, 箱梁腹板受太阳直射的时间不同, 箱梁各断面腹板处最大温差为1.3℃; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板竖向温度梯度变化规律与《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中相似, 顶板上下表面间最大温差为14.3℃, 且箱梁顶板下表面温度变化滞后箱梁顶板上表面约3 h; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板下表面会出现最大为3.13 MPa的横向拉应力, 顶板上表面、腹板外表面也均会出现超过2 MPa的横向拉应力; 小半径曲线刚构箱梁桥梁端与跨中位移变化趋势相反, 初步揭示了日照时变辐射作用下小半径曲线刚构箱梁桥的蛇形运动规律。      

基于土-结构动力相互作用的结构隔震研究

利用土-结构动力相互作用中的地基隔震效应,提出换填地基进行结构隔震的新途径.依据成层地基中的单桩水平阻抗函数研究了土层动力特性对桩基阻抗的影响,指出在较坚硬场地上,只对桩身一定范围内的地基进行软化换填时,就可明显减弱桩基阻抗作用,降低其传递给上部结构的地震作用,从而达到上部结构隔震的效果.算例表明这一隔震途径的可行性和合理性.     

槽形主梁非对称式独塔斜拉桥车桥耦合分析

以某大跨度采用槽形主梁的非对称式独塔斜拉桥为工程背景,建立由斜拉桥和桥上通行列车组成的空间耦合振动分析模型,在建立槽形主梁模型时采用槽形薄壁梁段有限元法。根据势能不变值原理及形成桥梁结构矩阵的"对号入座"法则,导出该车桥系统的空间振动矩阵方程,计算CRH2列车以不同速度通过该桥时的桥梁及车辆振动响应,并对不同车速下桥梁响应的变化规律进行研究。计算结果表明:采用槽形主梁的非对称式独塔斜拉桥具有足够的横、竖向刚度,CRH2列车以不同速度驶过桥梁时,各项振动响应输出值均在限值以内,桥梁整体动力性能良好,列车过桥时的走行性亦能很好地满足。     

基于大数据分析的船运物流集装箱班轮舱位分配方法

传统的船运物流集装箱班轮舱位分配方法存在着经济效益差的缺陷,为此提出基于大数据分析的船运物流集装箱班轮舱位分配方法研究。以经济效益最大化为目标对船运物流集装箱班轮舱位分配的要素进行分析与确定,以确定的舱位分配要素为依据对船运物流集装箱班轮舱位分配模型进行构建,以构建的模型为依据,对其进行求解得到最佳的舱位分配方案,实现了船运物流集装箱班轮舱位的分配。采用实验对船运物流集装箱班轮舱位分配方法的经济效益进行验证,得到提出的船运物流集装箱班轮舱位分配方法的船运收入比传统方法高出22.7千元,说明提出的船运物流集装箱班轮舱位分配方法可以获得更好的经济效益。