高速铁路不同形式的路基过渡段动力特性分析

高速铁路路基过渡段包括正梯形和倒梯形两种过渡形式。为评价不同过渡段形式对车辆-轨道-路基过渡耦合系统动力特性的影响，基于车辆-轨道-路基耦合力学原理，运用MATLAB计算程序建立了列车-轨道-路基过渡段垂向耦合动力模型。计算结果表明:正梯形路基过渡段形式的刚度变化在纵向和深度方向比倒梯形过渡段形式更平缓，更有利于高速列车行驶的安全和平顺；过渡段3 m范围内系统动力响应变化较为剧烈，在过渡段尺寸及形状均匀段两种过渡段形式下系统动力响应无差异，在过渡段尺寸及形状变化范围内，系统动力响应表现出一定差异，且正梯形过渡段形式下动力响应波动较小。     

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...     

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。     

高速铁路路桥过渡段的动力分析与结构设计

高速铁路路桥过渡的不平顺问题包含两个方面：一是受列车载荷影响较大范围内（基床以上部分）线路结构抵抗变形的能力，即轨道综合模量（基床以上部分）线路结构抵抗变形的能力，即轨道综合模量（刚度）平顺过渡的问题；另一方面是刚性桥台与柔性路基间工后沉降差引起轨道弯折的变形限值问题。根据高速铁路路桥过渡段车辆／轨道／路基系统的动力分析，路桥间刚度差的变化对行车的安全和平稳有一定影响，但不作为设计的控制条件。由路     

重载列车-轨道-桥梁纵向动荷载限值研究

为研究重载列车不同运行条件下的轨道-桥梁纵向动态传递规律,以多跨32m预应力混凝土简支梁桥为对象,建立考虑多车编组牵引及制动作用的重载列车-轨道-桥梁空间耦合动力学模型,对轨道-桥梁的纵向动力响应特征、桥墩纵向受力影响因素和有效制动力率进行研究。结果表明:当机车以最大能力牵引时,作用于桥墩的有效牵引力率为0.134,紧急制动时,有效制动力率为0.155,紧急制动工况比牵引工况更不利;桥墩纵向受力随跨数的增加而增大并逐渐趋于稳定,随列车轴重的增加呈线性增大;不同列车编组模式下,列车的等效制动力率不同,最大值为0.141;桥墩纵向设计荷载限值应根据列车轴重进行选取,当轴重大于33t时,应进行动力检算。     

加筋泡沫轻质混凝土路桥过渡段动力特性研究

为研究加筋泡沫轻质混凝土的力学性能及其用于路桥过渡段的动力特性,首先开展了加筋泡沫轻质混凝土抗压强度和弹性模量试验,其次运用ABAQUS建立了轨道-路基-过渡段三维数值模型,分析了加筋泡沫轻质混凝土过渡段的动力特性。结果表明:加筋泡沫轻质混凝土无侧限抗压强度和弹性模量随着纤维含量增加呈现先增加后减小趋势,密度大于700 kg/m3的加筋泡沫轻质混凝土可满足高速铁路路桥过渡段的填料性能要求;采用加筋泡沫轻质混凝土填筑过渡段时能够减少结构的振动,随着过渡段加筋泡沫轻质混凝土填料密度的提高     

路桥过渡段路基加固体的拓扑优化

应用拓扑优化理论,采用简化的假定条件,基于应变能最小即刚度最大原理,对路桥过渡段路基加固体的结构布置形式进行了优化。通过分析荷载模式、填高、加固长度和面积等因素对最优拓扑图形的影响,得出了路桥过渡段路基加固体的最优布置方式。拓扑优化结果表明：路桥过渡段路基加固的不同区域对结构刚度的贡献排序为,固定端附近区域-中间偏上区域-中间偏下区域-路基顶面远端区域;上长下短的倒梯形布置形式的结构刚度最大,其抵抗地基沉降变形的能力最强,表明目前桥头常用的倒梯形布置形式具有理论上的合理性;路基加固体底面布置长度应不小于2 m,由下向上斜率应缓于1∶1。     

交通荷载作用下路桥过渡段沉降影响的有限元分析

通过有限元分析,对影响交通荷载作用下的路桥过渡段沉降进行了研究。结果表明,随着路桥过渡段高度的增加,最大沉降值也随之增大,当桥墩台北回填过渡段原地面坡比从1∶3增加到1∶6时,沉降值有所增大,但变化幅度较小,坡比对路桥过渡段沉降影响非常小。随着路桥过渡段填料密度的增大,沉降值也呈增加趋势,同时路桥过渡段最大沉降点逐渐向桥台靠近。过渡段密度取值要适中,不要太大。沉降随变形模量的增大而不断减小,在倒梯形、正梯形过渡段末端,沉降量保持稳定趋势,最大沉降基本相同,过渡段的形式只对沉降速度有影响,对最终沉降量没有明显影响。路基沉降实测值要稍小于数值模拟值,两者具有一致的沉降趋势,数值分析方法预测路基沉降的一种有效方法,对路基沉降变化过程可很好进行反映。     

重载铁路路桥过渡段路基纵向动力响应规律分析

为研究重载铁路路桥过渡段在轴重增大、速度提高情况下的变形和动力响应,本文采用有限元数值计算方法,系统总结了重载铁路路桥过渡段路基纵向动力响应规律。分析表明：轴重的变化是影响动应力峰值的决定性因素;列车上桥时,动位移在距桥台0~25m范围内比较集中,变化明显,在该范围内动位移先增大,后减小,在15m左右位置动位移达到最大值。25t轴重、速度100km/h时,桥两侧点的加速度峰值均显著增加;尤其速度提高到120km/h后,影响更甚;上桥侧过渡段路基表面动位移和加速度峰值变化受轴重等因素的影响较下桥侧明显。     

悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁截面形式比选研究

为合理选择悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁的截面形式,以某最小过弯半径100 m、跨径20 m的轨道梁桥为研究对象,基于多体动力学,采用ANSYS软件分别建立开口薄壁形、单侧箱形、顶箱形、顶箱+侧箱组合形截面曲线轨道梁模型,进行经济性及车-桥耦合动力响应比较。结果表明：综合考虑用钢量及轨道梁截面横向惯性矩的提升效果,顶箱形截面性价比最高;轨道梁采用顶箱形截面时列车平稳性最好,其次为开口薄壁形截面及顶箱+侧箱组合形截面,单侧箱形截面列车平稳性最差;对于轨道梁跨中竖向动位移,采用顶箱形截面与开口薄壁形截面的计算结果均较好且相差不大。因此该悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁桥主梁采用顶箱形截面最优。     

软土地区高速铁路路桥过渡段管桩与桩帽加固施工研究

基于某沿海高速铁路采用管桩+桩帽加固路桥过渡段深厚软土路基，建立土-路基-桥台-桩基的三维有限元模型，对高铁路基加固后的桥台及台后过渡段路基的变形特性进行分析，并与实测值对比分析。结果表明：采用管桩和桩帽组成的新型结构对路基进行加固，可较好地控制桥台和路基的沉降，缩短沉降稳定时间，可用于无砟轨道路基软土地基加固。     

开敞式TBM隧道仰拱衬砌同步施工关键技术

为实现TBM掘进与仰拱衬砌同步施工,缩短工程关键线路工期,提高隧道施工效率,设计出双通道仰拱同步衬砌台车。台车断面为非对称结构形式,以满足TBM掘进施工及其相关配套设施的布置及运行。台车采取"前斜坡段+前道岔段+4个标准段+后道岔段+后斜坡段"的布置方式,台车下方划分成多个作业面,具备仰拱混凝土浇筑准备、浇筑、养护等的功能;根据施工支洞距离长、坡度大以及TBM掘进段交通条件受限的特点,采用支洞轮式运输和主洞有轨运输的联合运输方式,保障物料运输快捷有序;台车前后采用升降坡轨道搭接装置,实现TBM配套标准轨道竖向搭接的平顺过渡。工程实践表明:仰拱同步衬砌台车应用效果较好,施工进度最大可达到648 m/月,在不影响TBM正常掘进的前提下可有效缩短关键线路工期。     

有砟-无砟轨道过渡段动刚度研究

轨道刚度是轨道结构动力特性的一个重要参量。由于轮轨间的动力作用,轨道刚度由动刚度来衡量更为合理。以往对过渡段的研究多是轨道静刚度。论文以有砟-旭普林无砟轨道过渡段为例,对过渡段静刚度过渡方案进行了分析,发现静刚度过渡方案不能满足动刚度的平缓过渡。又根据轨道结构和参数变化对动刚度的影响规律,调整了静刚度过渡的方案,提出了动刚度过渡相对合理的方案。     

The dynamic response of rail support

This research reviews principles behind the dynamic response of rail supports, and introduces a method of analysis to find the maximum response in a realistic setting. Assuming a time-dependent, moving mass with massive wheels is essential, because the ratio of the moving mass to the rail mass is significant. However, the dynamic response of the track is not affected by dynamic properties of the train other than its unsprung mass, because the natural frequencies of the train suspension and track are significantly different. A numerical method is developed to model the dynamic response based on these principles, and applied to the Korean urban transit. The dynamic response includes multiple peaks with a large amplitude range, creating noise while the wheel passes the support. The dynamic impact factor (DIF) for the rail support depends mainly on the stiffness and damping of the rail support. The DIF for the rail moment is below the code value, whether this value is based on numerical analysis or on-site measurements. However, our numerical analysis results in a DIF for support settlement that is greater than the code value, if the damping is less than 3%.     

低能强夯法在台背填料加固中的应用研究

公路工程建设过程中，台背路段常出现填料不均匀、压实控制难、处治时间紧等问题，致使土体的实际压实质量难以保证。根据填方路基强夯测试结果，分析了强夯法的地基加固机理，提出了低能满夯法加固台背填料的关键指标，结合工程实际，论述了低能满夯法加固台背填料的具体设计方案和加固效果评价方法。现场测试情况表明，所采用设计指标较为合理。     

Establishment and verification of three-dimensional dynamic model for heavy-haul train–track coupled system

For the long heavy-haul train, the basic principles of the inter-vehicle interaction and train–track dynamic interaction are analysed firstly. Based on the theories of train longitudinal dynamics and vehicle–track coupled dynamics, a three-dimensional (3-D) dynamic model of the heavy-haul train–track coupled system is established through a modularised method. Specifically, this model includes the subsystems such as the train control, the vehicle, the wheel–rail relation and the line geometries. And for the calculation of the wheel–rail interaction force under the driving or braking conditions, the large creep phenomenon that may occur within the wheel–rail contact patch is considered. For the coupler and draft gear system, the coupler forces in three directions and the coupler lateral tilt angles in curves are calculated. Then, according to the characteristics of the long heavy-haul train, an efficient solving method is developed to improve the computational efficiency for such a large system. Some basic principles which should be followed in order to meet the requirement of calculation accuracy are determined. Finally, the 3-D train–track coupled model is verified by comparing the calculated results with the running test results. It is indicated that the proposed dynamic model could simulate the dynamic performance of the heavy-haul train well.     

升温作用下整体桥台台后土压力计算方法的探讨

对在升温作用下,整体式桥台桥梁台后土压力的计算方法进行研究。分别采用Broms法、m法及p-y曲线法计算桥台背墙后填土的水平抗力系数;采用m法及p-y曲线法计算台柱土的水平抗力系数和台桩、墩桩侧土的水平抗力系数;采用TDV软件模拟土对桩端的约束作用。通过对不同方法计算的台后土压力的对比分析,得知:在计算升温引起的整体式桥台桥梁台后土压力时,桥台背墙及台柱土的水平抗力系数计算采用m法是不适合的;桥台背墙后填土的水平抗力系数可采用Broms法计算;土对台桩及墩桩侧的水平抗力系数按p-y曲线来考虑是适合的。     

列车振动荷载作用下明挖隧道施工过程中支护结构的动力响应分析

为了研究既有铁路沿线附近明挖隧道施工过程中支护结构的动力稳定性,结合FLAC3D软件分别采用列车静载和动载模型研究车致振动对周围自由场以及隧道基坑开挖施工的影响。主要结论如下:1)采用列车静载模型所得结果小于动载模型的结果;2)车致振动以竖向分量为主,振动幅度沿水平向衰减很快,在距既有线6 m范围内衰减剧烈,之后趋于稳定;3)沿竖向衰减较慢,在20 m深度范围内,沉降量基本与深度呈二次曲线关系,之后趋于稳定;4)在既有线列车荷载作用下,不同施工阶段基坑底部总体有反拱趋势,为5~8 mm;5)采用锚索支护体系可以明显减小基坑侧壁的内倾变形。研究表明,既有线的列车荷载作用在水平方向上对于拟开挖隧道无明显振动影响,在竖向上当采用围护桩和锚索支护体系后可确保明挖隧道施工过程的整体稳定性。