轨道交通列车通过时轨侧广告牌的受力特性

为分析轨道交通列车通过时轨侧广告牌的受力特性,基于流体力学理论和滑移网格技术,建立了列车通过广告牌的仿真计算模型,计算了广告牌的受力状况。仿真计算结果表明:广告牌中间位置存在一个稳定区;广告牌上测点压力和监测块侧力的正波幅值、负波幅值和全波幅值均随高度增加而减小,都分别与高度呈幂函数关系;广告牌达到一定长度才会产生稳定区,长度为6 m时,压力正波幅值最大值减小,全波幅值最大值变大;不同列车运行速度下,广告牌的压力系数、侧力系数及倾覆力矩系数几乎相同。     

连续梁桥上无缝线路附加力研究

以往对钢轨、轨枕及梁跨结构三者之间产生相对位移的计算模型,没有考虑轨枕位移的影响。在吸收国内外研究成果的基础上,建立了考虑钢轨、轨枕、梁体相互作用的连续梁桥上无缝线路梁、轨相互作用力学模型,并用该模型分析连续梁桥上无缝线路附加力分布规律,对两种力学模型计算结果进行对比。结果表明,挠曲附加力及断轨力受扣件阻力影响很大,降低幅度最多,伸缩附加力受扣件阻力影响小些,降低幅度次之;制动附加与扣件阻力关系不大,钢轨断缝值受扣件阻力影响很大,降低扣件阻力将导致断缝增大。     

直线电机轨道交通车线耦合模型的动力响应研究

首先介绍轨道交通的特点，并以广州城市轨道交通4号线所采用的车辆、转向架和直线电机形式为原型建立了车线耦合动力学模型，并在同样的计算条件下，通过与ADAMS中的铁路分析模块ADAMS／Rail进行比较，验证了该模型的正确性。文中以线路设计参数中的缓和曲线和超高为例，分别仿真了横向位移、横向力、脱轨系数、轮重减载率等振动特征量在不同线路设计参数情况下的动力响应。通过分析计算结果，尤其针对幅值及趋势变化，并对照传统计算方法得出的线路设计参数取值，给出了针对广州市直线电机轨道交通4号线的线路设计参数建议值。可以得到按照传统方法计算得出的线路设计参数偏于安全的结论，与采用直线电机轨道交通方式可以更好通过小半径曲线和较大坡度线路相吻合，为我国今后直线电机轨道交通建设在确定合理线路设计参数方面提供理论依据。     

用有限元法分析无缝道岔的受力与变形

为建立能客观反映无缝道岔实际受力情况的计算分析模型,在吸收国内研究成果的基础上,基于有限单元法,建立了无缝道岔钢轨纵向力及位移计算力学模型,并对我国12号固定型辙叉无缝道岔、大秦线12号可动心轨辙叉无缝道岔及秦沈客运专线38号无缝道岔进行计算,计算结果分别与无缝道岔两轨相互作用理论计算值和现场测试数据基本吻合。以两组合无缝道岔为例,据此模型对不同组合型式无缝道岔的组合效应进行初步研究。     

铁路桥梁墩台刚度对无缝线路的影响

基于梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立线-桥-墩一体化计算模型,以多跨简支梁和连续梁为例,分析不同墩台刚度对桥上无缝线路计算的影响。计算结果表明:钢轨伸缩力与伸缩位移、墩台纵向力均随着墩台纵向水平刚度的增大而增大,但增加幅度逐渐减缓;墩台自身的纵向水平位移会改变梁轨系统的纵向受力情况,当桥梁墩台自身位移较大时,应在桥上无缝线路纵向力计算中考虑其作用;钢轨挠曲力随着墩台刚度增大而增大,桥墩纵向水平刚度对钢轨制动力及梁轨相对位移的影响较为明显,应据此设定其对墩台最小水平刚度的限值;墩台刚度越大,钢轨断缝值越小。为满足断缝值不超限,桥梁墩台设计时应合理确定其纵向水平刚度值。     

单侧反包式加筋土路堤准黏聚力原理的合理性

以单侧反包式加筋土路堤为研究对象,基于塑性极限分析上限法并引入土体剪切强度折减系数,考虑拉筋拉断和拔出2种破坏模式,给出了路堤边坡稳定性分析方法,并推导了相关计算公式。在此基础上给出了基于路堤稳定性加筋土等效为纯土体时的准黏聚力计算方法,并采用工程实例分析拉筋极限拉力、拉筋竖向间距、填土内摩擦角、拉筋长度、路堤高度及顶面荷载对准黏聚力的影响。结果表明:拉筋极限拉力、拉筋长度、拉筋间距、填土内摩擦角对准黏聚力的影响相对较大;传统方法与本文方法得到的准黏聚力计算值之比往往大于2;传统方法确定的准黏聚力值易过高估计路堤边坡的稳定性,一般不宜用于路堤边坡稳定性分析。     

关于复合式衬砌整体计算模型的思考

复合式衬砌传统计算方法常忽略初期支护内力计算及其安全性检验,二次衬砌所承担的围岩荷载根据围岩条件进行经验确定。针对其不足,提出适用于复合衬砌的整体计算模型,并通过实例计算分析传统计算模型与整体计算模型下内力产生差异的原因。围岩与初支间接触的模拟需考虑其法向及切向约束作用。软弱围岩对初衬的最大剪切约束力与围岩的黏聚力、内摩擦角及两者所传递的法向压力有关,当围岩与初衬间的剪切力大于最大剪切约束力后,软弱围岩所能发挥的剪切约束与剪切位移、摩擦系数及两者所传递的法向压力有关。因防水板的设置,初衬与二次衬砌仅需考虑其法向约束作用,以仅受压弹簧模拟围岩与初衬及初衬与二次衬砌间的法向约束,可较为真实地模拟接触受压后方能传递压力的特性。传统计算模型下,围岩荷载承担比例的增加对衬砌内力分布形式影响较小,衬砌内力值与围岩荷载基本成同比例变化;整体计算模型下,围岩荷载在初衬与二次衬砌间进行自适应分配,衬砌所受荷载大小及分布形式与传统计算模型下的荷载具有较大差异,因此内力大小及分布形式也随之发生变化。     

客运专线大跨度混凝土桥桥上无缝线路纵向附加力分析

将桥上及桥梁两端路基上的轨道、桥梁及其墩台作为一个整体结构,建立了桥上无缝线路纵向附加力计算的全桥有限元模型,应用自编的计算程序,针对郑西客运专线两座大跨度桥桥上无缝线路温度附加力、挠曲附加力、制动附加力进行了计算分析。结果表明全桥有限元模型及计算程序可以很方便地分析各种混凝土桥桥上无缝线路的附加力,有较强的通用性和易用性,计算结果可用于桥上无缝线路设计的检算。     

钢管混凝土连续梁拱组合桥施工期拱脚应力监测与分析

以一座钢管混凝土连续梁拱组合单线铁路桥为工程背景,采用先整体后局部的两步分析法,首先利用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,计算拱肋安装及后续施工阶段结构的受力状态,得到局部模型的力边界条件;然后利用ANSYS软件建立拱脚结点局部有限元模型,分析施工期间拱脚结点的局部应力分布规律和应力集中程度;最后将拱脚结点应力计算值与实测值进行比较。结果表明,拱肋与梁体间传力顺畅,拱脚混凝土基本处于受压状态;拱脚内侧与箱梁顶板交界处应力集中现象较明显;拱脚上部拱肋周围、拱脚前脚趾处及两拱脚之间箱梁顶板的局部区域出现较大的拉应力,建议在同类桥梁的设计中加强这些部位的构造措施和配筋。拱脚结点应力计算值与实测值比较接近,说明用实体有限元模型计算的局部应力是可靠的,可用于设计验算。     

城市轨道交通高架桥无缝线路梁轨相互作用研究

针对城市轨道交通高架桥的具体结构形式,建立了考虑后继结构影响的城市轨道交通高架桥梁轨相互作用有限元计算模型.计算分析了某典型城市轨道交通高架桥的无缝线路纵向附加力,并对城市轨道交通高架桥长钢轨纵向水平力的合理计算模型进行探讨.研究结果表明,所建立的梁轨相互作用计算模型较传统的干线铁路桥无缝线路纵向附加力计算模型更能反映城市轨道交通高架桥的结构特征,其计算结果也更为合理.     

有砟轨道基础桥上无缝线路计算软件开发及应用

运用梁轨相互作用基本原理,在考虑钢轨、桥梁和墩台相互作用的基础上,建立了桥上无缝线路的线桥墩空间一体化计算模型,用于对桥上无缝线路伸缩附加力、挠曲力、制动附加力、断轨力、梁轨相对位移及墩台纵向受力和变形的计算分析.为计算方便,以有限元软件ANSYS为计算平台,利用ANSYS参数化设计语言进行二次开发,编制了有砟轨道基础桥上无缝线路通用计算软件,可用于各种桥上无缝线路的设计计算.     

无砟轨道桥梁梁端变形对扣件影响的模型试验研究和数值分析

以室内模型试验为主要研究手段,研究梁端转角、错台等变形对梁端扣件、轨道板稳定性的影响,寻求变形量值与扣件附加力幅值的主要影响因素及规律。同时,采用通用有限元程序ANSYS建立模型试验有限元模型,以实测扣件刚度曲线作为扣件弹簧单元输入参数,计算室内模型试验各种试验工况。结果表明:仿真计算结果与室内试验实测结果基本吻合,有限元仿真计算可推广应用至实际应用中;梁端转角、错台变形引起的扣件附加力分布在梁缝两侧4个扣件内;梁端变形幅值和梁端伸出长度是影响梁端轨道结构强度的主要因素。     

双肢薄壁墩刚构桥上无缝线路有限元分析研究

建立两种以轨道、桥梁、支座、墩台、基础为整体结构的纵向附加力计算有限元模型,计算某特大型双肢薄壁墩刚构桥纵向附加力。计算伸缩力时采用平面有限元模型,同时对线路纵向阻力与梁温差进行参数影响分析;计算断轨工况时,建立半空间有限元模型以反映实际工况,对断缝大小进行准确计算;运用移动加载瞬态分析法,采用平面有限元计算模型,计算绘制钢轨挠曲力包络图,同时求得挠曲力计算的最不利加载位置。     

曲线部分斜拉桥成桥阶段模型试验研究

为研究曲线部分斜拉桥结构受力特性,根据相似理论,对依托工程进行1/40的全桥缩尺模型试验。主要研究在等效车道荷载作用下模型桥主梁跨中弯矩、塔顶偏位、斜拉索索力及边支座支反力等工况下控制断面的最不利效应,并将试验实测值、模型计算值与按相似理论进行换算后的实桥计算值对比分析。研究结果表明:在各自对应的最不利荷载作用下,跨中截面仍有充足的压应力储备,拉索应力仍满足规范1.67的安全系数,支座亦不会出现脱空现象,表明该结构在设计荷载作用下安全性较高;在对称荷载作用下,2主塔偏位基本一致,表明该体系对称性较好;试验测试数据与理论计算值吻合较好,模型桥能较准确地反映实桥的受力特点,验证了结构计算理论。     

2万t重载列车纵向动力学及其曲线通过安全性研究

针对重载列车在平直道路上纵向力的作用情况及各个力的特征进行研究,提供了不同工况下列车纵向车钩力的计算方法,计算了紧急制动工况下的车辆车钩力.建立了由车钩连接的3节货车多自由度动力学计算模型,并将之前仿真计算所得车钩力加载至动力学计算模型,对列车曲线通过安全性做了研究分析,对目前重载长大列车在紧急制动状态下的曲线通过性能有一定的预测作用.     

整体桥上无缝线路钢轨非线性附加力算法研究

在计算桥上无缝线路的纵向阻力时,阻力模型通常采用无缝线路设计规范中建议的双折线纵向阻力模型,即有载与无载分别考虑后再线性叠加,未考虑钢轨的非线性行为。在计算方法上,工程中常采用有限元模型进行计算,有限元法建模效率较低、不便于对各设计参数的更改。为准确快速求得高速铁路整体式桥上梁轨相互作用下的钢轨附加力、钢轨位移、钢轨弹塑性分界点及整体桥墩顶位移等参数值的大小,提出更贴近于桥上钢轨实际受力的多折线纵向阻力模型,并采用建立微分方程组的数值解法,通过建立具有变化规律的平衡矩阵式来求解桥上无缝线路钢轨纵向阻力值的相关参数。研究分别给出了有载、无载工况下求解整体式桥上钢轨附加应力值的规律性矩阵式,经有限元法验证,得到该方法下的温度、制动力附加应力值的误差均较小,分别为1.6%和0.5%。并结合规律矩阵式得到同时考虑有载与无载下的非线性附加力的计算方法,非线性叠加与线性叠加两方法下的总附加应力计算差值随着制动/牵引力下的梁轨相对位移值的增大而增大,当梁轨相对位移小于1.8 mm时,2种方法误差少于5%,可忽略不计,但随着梁轨相对位移的进一步增加,非线性阻力模型计算的结果则更贴近于实际。     

下承式拱桥上无缝线路设计及纵向力影响因素分析

基于梁轨相互作用原理,针对下承式拱桥的受力特点,建立下承式拱桥上无缝线路纵向力计算模型,分析了6种不同的铺轨方案,并从中比选出最佳的铺设方案,在此基础上分析了拱肋、吊杆、荷载工况、墩台刚度等对纵向力的影响。分析结果表明:在连续梁左端布置1组单向钢轨伸缩器且尖轨位于拱桥左边跨时,钢轨纵向力最小;拱肋、吊杆对钢轨伸缩力影响较大,对钢轨制动力和断缝值影响较小;计算钢轨制动力时建议选取拱桥全跨布载,计算断缝值时建议在连续梁梁端附近设置断轨,计算结果具有较大的安全储备;列车运行时拱肋受拉,建议下承式拱桥拱肋采用钢管混凝土结构。     

基于F型轨道轧制工艺下的磁悬浮列车悬浮电磁铁电磁力计算

利用Ansoft软件中的Maxwell2D模块,以CMS03A磁悬浮列车为例,对基于轨道轧制工艺下的悬浮电磁铁电磁力进行计算,分析了悬浮电磁铁的电流、气隙、轧制半径及水平错位对悬浮力和导向力的影响,并将结果与传统结构进行了比较,得出磁通密度、悬浮力和导向力都小于传统结构的结论.     

桥上无缝线路纵向附加力计算软件研发与应用研究

为保证铁路轨道、桥梁在温度及列车荷载作用下满足强度和稳定性的要求，大跨度桥梁需进行无缝线路纵向附加力检算。针对桥上无缝线路纵向附加力计算模型建立难度大、耗时长、且建立的模型通用性不足的特点，根据桥梁轨相互作用理论，基于Windows系统采用VB.net及ANSYS APDL二次开发语言，研发了桥上无缝线路纵向附加力计算软件。软件拥有完善的前后处理模块，前处理模块可实现多种桥跨组合等参数的输入，内核采用梁轨相互作用有限元计算程序，后处理模块可实现数据可视化及计算报告自动输出。软件操作简便，界面友好，功能强大。以60 m+100 m+60 m连续梁为例，对无缝线路纵向附加力进行了计算及结果对比，结果误差在2.12%以内，验证了编制软件的正确性。     

巴准铁路哈拉沟特大桥重载列车作用下墩台纵向附加力研究

对内蒙古巴准铁路哈拉沟特大桥展开重载列车纵向力在桥梁墩台间的分布规律研究。建立非线性梁—轨一体化模型进行有限元分析,得到哈拉沟特大桥墩台在万吨大轴重列车牵引或制动情况下承受的最大纵向力。通过比较墩台纵向附加力的计算值和设计值,建议提高重载铁路桥梁墩台纵向附加力设计标准。