铁路路基混凝土排桩隔振效果模型试验研究

为了研究铁路路基混凝土排桩的隔振效果,通过模型试验方式,在模型试验箱中设置混凝土排桩作为土中障碍物,考虑桩截面尺寸、桩深度及桩间距因素,以加速度衰减率及振幅降低比来评价混凝土排桩隔振效果和影响其效果的因素。结果表明:混凝土排桩隔振效果显著,设置混凝土排桩可使桩后土体加速度衰减率达到47.8%~70.4%;单桩截面尺寸对隔振效果影响不明显,不同尺寸条件下加速度衰减率在1.5%~9.8%;桩深度增加对距振源一定距离处隔振效果影响比较显著,桩深度变化引起的加速度衰减率在18.3%~56.3%;随着桩间距增大,单排桩隔振效果降低。     

地铁紧邻既有建筑的单排桩隔振正交试验研究

为了研究地铁紧邻既有建筑物时单排桩对于地铁产生的振动波能的减隔振效果及其影响因素,通过进行1g条件下的单排桩减隔振室内模型试验,分析在地铁振动激励作用下的建筑物振动形态,并在同时考虑振源深度、排桩位置、桩间距及桩长4个因素的情况下设计了相关正交实验,提出相关优化方案。分析结果表明:建筑物在地铁振动激励作用下,各楼层振动加速度级的大小呈现出波浪形的振动形态;随激振频率的增加,建筑物各测点振动加速度级总体表现出减小的趋势;单排桩在紧邻既有建筑的地铁隔振方面具有明显的减隔振效果,预期减振幅度可达13.59%;就影响减隔振效果的各因素而言,非排桩几何因素(地铁埋深\排桩位置)对减隔振效果影响较大,而排桩自身几何因素(桩间距\桩长)对于减隔振效果的影响则不如前者。     

轨道交通微型隔振桩隔振效果简化预报模型

为了研究影响轨道交通微型混凝土隔振桩在地表浅层中隔振效果的敏感因素,采用二次正交回归设计原理建立多因素交互作用下的微型单排桩隔振效果简化预报模型。并对各敏感因素进行逐步回归分析,明确影响单排隔振桩隔振效果各敏感因素的权重。结果表明:影响单排隔振桩隔振效果的敏感因素的权重为隔振桩长(0. 485)、振源距(0. 141)、隔振桩桩长与桩截面宽度的交互作用(0. 113)、桩间距(0. 086)、桩间距与桩截面宽度的交互作用(0. 085)、振源距与桩截面宽度的交互作用(0. 026);影响单排隔振桩隔振效果的敏感因素主要体现在隔振桩桩长与桩间距,对隔振桩隔振效果的贡献为62. 6%;敏感因素中的交互作用主要体现在隔振桩桩长与桩截面宽度之间,对隔振桩隔振效果的贡献为11. 3%。在实际工程中采用微型单排隔振桩进行隔振时,尽量采用桩长度较大的混凝土隔振桩;在考虑多敏感因素交互作用的影响时,主要综合考虑隔振桩桩长与桩截面宽度,以获得较好的隔振效果。     

轨道交通混凝土异形桩减隔振效果研究分析

为了研究轨道交通应用混凝土异形桩的减隔振效果,通过无限元边界与有限元边界相结合的有限元分析方法进行模型建立和分析研究,并通过模型试验方法对混凝土异形桩减隔振效果进行验证与研究。结果表明:有限元计算方法和模型试验方法得出结果的趋势吻合,可以有效反映出减隔振措施的实际效果;异形桩空心率越小减隔振效果越好,但随着距离增加空心率对减隔振效果的影响快速降低;异形桩内部形状变化对减隔振效果几乎没影响,而异形桩外部形状变化对减隔振效果有一定影响,同时不论是内部形状还是外部形状变化圆形都略好于方形;异形桩空心不填充原状土比填充原状土减隔振效果好,而填充原状土1 000~1 900 kg/m3,减隔振效果几乎没有变化。     

单排封闭式PVC空井减隔振措施的模型试验研究

针对高速铁路在运行过程中对周围环境产生的严重振动问题,通过进行1 g条件下单排封闭式PVC空井减隔振措施的室内缩尺模型试验,明确不同振动频率条件下其减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素,为实际工程提供参考。研究结果表明:单排封闭式PVC空井减隔振效果良好,设置后井后各处相对加速度最大衰减达20%左右。低频率振动下,增加空井直径可使靠近空井处的减隔振效果更加明显,而高频率振动下,对井后各处均有明显影响。增加空井的深度可提高其减隔振效果,且深度越深,减隔振效果增加的越明显,但相比于加大空井的直径,该措施的影响能力有限。减小井间距(净距)可提高其减隔振效果,但随着空井的加密,减隔振效果的增加逐渐变缓。     

高速铁路空沟减隔振措施数值分析与模型试验

空沟减隔振措施由于隔振效果明显、施工方便而在高速铁路减隔振工程中得到广泛应用。通过有限元软件ABAQUS对距离振源一定远固定位置处的振动情况进行数值分析,并通过缩尺模型试验分析相似工况下空沟减隔振措施的减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素。对比分析结果表明:设置空沟可有效地阻隔振动波在土体中的传播,使土体的振动加速度明显减弱;空沟深度对距离振源一定远固定位置处的减隔振效果影响显著,设置空沟减隔振措施可使该区域的振动加速度衰减20%~60%;空沟宽度对距离振源一定远固定位置处的减隔振效果影响不明显,宽度的增加不能很好地降低该区域的振动加速度。     

高速铁路空沟减隔振效果及影响因素数值分析

为了研究高速铁路空沟减隔振措施的减隔振效果及其影响因素,以空沟后侧土体为分析对象,采用数值分析方法找出不同工况条件下空沟后侧土体的振动规律,并引入空沟后侧土体的平均加速度值来评价空沟减隔振效果及其影响因素。研究结果表明:设置空沟减隔振措施可使空沟后侧土体平均加速度值衰减30%~80%;空沟深度对减隔振效果影响显著,但增加至一定深度后,其减隔振效果增强幅度减小;空沟宽度对减隔振效果影响不明显,宽度的增加不能很好的降低空沟后侧土体的平均加速度值,还可能导致平均加速度值的增大;在列车荷载幅值相同的条件下,空沟的减隔振效果随频率的升高而增强,当频率升高至一定程度后,减隔振效果变的平稳。     

并线高速铁路路基隔离桩隔离效果的影响因素

以鲁南高速铁路曲阜东站联络线接轨工程为研究背景,利用ABAQUS软件建立有限元模型,分析并线高速铁路间的隔离桩桩长、桩径、桩间距、排数对既有路基附加沉降隔离效果的影响,提出并线高速铁路隔离桩关键设计参数确定方法。研究结果表明:隔离桩越长,对既有路基附加沉降控制效果越明显,且隔离桩桩长应大于新建铁路复合地基处理深度;隔离桩桩径与既有路基附加沉降控制效果呈正相关,但当桩径超过0.4 m时,桩径增加对隔离效果的提升效应相对减弱;隔离桩桩间距是影响隔离效果的关键因素,宜取3倍桩径;双排桩对既有路基附加沉降的控制效果与桩间距相关,桩间距相对较大(约为6倍桩径)时双排桩相较于单排桩能够显著提高隔离效果,但当桩间距较小(约为3倍桩径)时,双排桩隔离效果与单排桩基本相当。     

高速铁路连续隔振措施减隔振效果试验研究

为了研究连续隔振措施减隔振效果及对不同措施减隔振效果进行比较分析,通过在模型箱内布设不同连续隔振措施,以土体表面加速度作为评价标准,分别研究空沟和橡胶颗粒、沙、碎石填充沟减隔振效果。研究结果表明:土体表面加速度随距离振源增大而减小,较近处衰减比较快,随着频率增加相应位置加速度减小;空沟减隔振效果明显,其深度影响显著,而宽度对其效果影响不大;橡胶颗粒、碎石填充沟减隔振效果不显著;沙子填充沟对波的阻隔效果较强,随着沙密度增加减隔振效果增强;几种隔振措施优劣顺序为空沟、沙填充沟、橡胶颗粒填充沟和碎石填充沟。     

空沟减隔振对路基本体影响效果的试验研究

在我国交通运输中,高速铁路因具有明显的优越性得到日益发展,但随之而来的振动公害问题也日益突出,对周边建筑物及地下管道、生活环境和工作环境具有不可忽视的影响。基于此,各种减隔振措施相应出现,减隔振措施通过对波的反射、散射和衍射而产生一定的减隔振效果,同时不可忽略的是因为波的反射导致高速铁路路基振动加剧。针对以上问题,通过进行1 g条件下空沟减隔振措施的室内模型试验,分析空沟减隔振措施对高速铁路路基本体的影响效果。研究结果表明:空沟减隔振措施在发挥其减隔振作用的同时会对路基本体产生影响;空沟宽度改变对高速铁路路基本体振动加剧影响不明显;空沟深度改变是影响高速铁路路基本体振动加剧的主要因素,随着深度的增加对路基本体振动加剧效果越明显;空沟与高速铁路路基本体的距离改变对路基本体振动加剧影响也很显著。     

跨地裂缝带高铁路基动力响应及CFG桩地基加固优化研究

以大西客运专线为研究背景,基于动力有限元数值模拟和正交试验设计,研究了地下水位差异和不同地基条件下跨地裂缝带高铁路基的动力响应及CFG桩对地基加固效果的影响,结果表明:路基动应力和加速度响应在地裂缝带处出现较大波动,路堤中动应力沿深度方向衰减近50%,加速度衰减近70%;上、下盘地下水位差导致地基动应力和加速度幅值出现明显差异;CFG桩降低了路堤加速度和路基下部动应力,且动应力降低幅度要大于加速度;对于动应力,桩间距的影响最大,桩长次之,桩径最小;对于加速度,桩间距的影响最大,桩径次之,桩长最小;地基优化加固方案为:上盘桩间距1. 2 m,桩长8. 0 m,桩径0. 3 m;下盘桩间距1. 2 m,桩长16 m,桩径0. 6 m。研究结果可为跨地裂缝带高铁路基设计提供参考。     

旋喷桩加固桩板墙桩前软弱地基模型试验

桩板墙嵌固段的水平承载力受桩截面尺寸、桩间距、嵌固段长度,以及嵌固段中上部地层强度的影响。基于蒙华铁路某桩板墙工点,通过开展旋喷桩加固桩板墙桩前地基模型试验,研究不同桩长时桩板墙桩身应变、桩顶水平位移、土压力变化规律,并探讨旋喷桩加固桩板墙桩前地基的合理深度。研究发现,采用旋喷桩加固可以有效提高桩板墙的阻滑效果;桩前土体抗力主要集中在桩前30 cm,随着深度增加抗力逐渐减小;当旋喷桩加固深度超过嵌固段深度的75%时,继续增大加固深度对控制桩身水平变形作用极为有限。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁耦合模型中的钢轨与底座板频响特性研究

针对高速铁路常用的CRTSⅡ型板式无砟轨道结构,根据其特点,建立二维模型时,可将钢轨与底座板模拟为无限长Euler-Bernoulli梁。根据动力学基本原理,首先建立无限长Euler-Bernoulli梁在简谐荷载作用下的运动微分方程,通过稳态响应求解和积分变换,求出梁体的位移、速度和加速度频率响应函数。利用所推导的频响函数,探讨CHN 60型钢轨的位移、速度和加速度频率响应的频谱特性和频响衰减率。通过分析可知,钢轨的位移和速度频率响应随频率增加而降低,而加速度频率响应随频率增加而增大;位移频响衰减率随频率增加而显著降低,速度频响衰减率在10~100 Hz频段较大,加速度频响衰减率随频率增加而显著增大。     

高速铁路空沟隔振数值分析

研究目的:随着高速铁路在我国大量建设,其诱发的环境振动问题变得日益突出,空沟因其施工方便且隔振效果相对较好而在实际工程中得到较多应用,本文采用数值分析研究空沟的深度、宽度及荷载的频率对隔振效果的影响.研究结论:使用无限元和黏弹性边界模拟半无限空间能取得较好的计算结果,计算结果表明空沟的深度在1.0～4.0m时对隔振效果影响显著,宽度对隔振效果影响不大,空沟对近场隔振优于远场隔振.幅值一定,高频荷载作用下空沟具有更好的隔振作用,低频荷载作用下较深的沟深才能达到理想的隔振效果.     

高速列车荷载下桩网结构路基竖向动应力传递分析

依托哈尔滨—大连高速铁路典型断面建立桩网结构路基有限元模型,分析路基高度和桩间距对列车荷载作用下路基竖向动应力传递的影响。研究结果表明:竖向动应力沿路堤深度逐渐减小,距桩顶同一距离的水平面上桩顶处竖向动应力最大,四桩形心处竖向动应力最小;路堤高度较小时土拱效应较弱,桩顶应力集中效应起主导作用;随着桩间距的增大土拱高度增加,竖向应力提前由衰减变为增加且单个土拱拱脚所需承担的竖向动荷载增加;计算得到的竖向动应力衰减系数在中国规范与日本规范计算结果之间。     

滨海软土地区隔离桩用于控制侧向堆载引起的铁路路基位移的研究

福州可门港大桥货场扩建工程使铁路桥梁桩基、路基面临大面积侧向堆载问题。采用有限差分软件分析已加固滨海软土地层桩网铁路路基的侧向位移,以及隔离桩对软土侧向位移特性的影响。结果表明:未施作隔离桩时,8 m高侧向堆载引起软土层侧向位移达124 mm;采用单排隔离桩减少软土位移约15%~30%,采用双排隔离桩减少软土位移约60%~80%;当堆载高度增加时,单、双排桩隔离效果均有所降低;双排隔离桩对地层位移量及位移发展速率的控制效果均优于单排隔离桩,同时桩体自身变形量较小,稳定性较好。     

层状土中双排环形排列桩隔振效果的研究

为研究铁路带来的振动问题,针对层状土中双排环形排列桩对隔振效果的影响开展试验研究.研究结果表明:频率的增加,振源距的增大,环形排列桩对应圆心角度的增大,均会使隔振效果更为显著;在一定程度上,排间距越大则隔振效果越差;桩间角度也是影响隔振效果的重要因素,建议工程中桩间角度不要过大;桩长小于首层厚度时,隔振效果随桩长增加而增长,但增长效果相比大于首层厚度时较差,当桩埋深达到首层土厚附近时,会出现振动放大现象,因此,埋深允许情况下建议桩长超过分层界面;低频震动作用下,其隔振效果增幅范围较中频和高频大,中频震动下隔振效果增长起始点比低频和高频晚.     

桩板路基结构扩体预制桩的承载特性试验研究

为了深入揭示桩板路基结构中引扩孔灌浆扩体预制桩的承载特性与荷载传递机制,研究预制桩扩体截面尺寸、桩顶承压方式以及截面组合形式对扩体桩中预制桩-扩体-周围土协同作用的影响规律,在2个试验区开展了9根试桩的静载荷试验。试验区A是内部管桩承载的5根扩径0～1 200 mm扩体预制桩,试验区B是内部管桩承载和全截面承载的2根小直径管桩扩体桩以及2根大直径管桩扩体桩。试验结果表明：外围水泥砂浆的设置可将内部管桩荷载有效传递至周围土体,提升整体承载性能,当水泥砂浆厚度由10 cm增加到25 cm时,同级荷载作用下桩顶沉降降低约44.3%～59.5%,但随水泥砂浆厚度的进一步增加,该变化趋势不明显,试验工况下外围水泥砂浆厚度的合理取值范围为15～25 cm;内部管桩承载工况下扩体桩中管桩-砂浆界面阻力呈两端大、中间小的分布模式,受内部管桩和周围土侧阻力综合作用,水泥砂浆厚度小于15 cm时可能在桩顶附近出现拉应力;全截面承载工况下管桩-砂浆界面阻力受桩顶等位移作用影响发挥相对较小,但随着深度增加呈逐渐增大的变化趋势,在整体承载性能上与内部管桩承载工况大体相当;内部预制桩直径的增加可显著提高扩体桩的承...     

寒冷地区高速铁路桥梁冻融损伤研究

针对高速铁路桥梁中普遍使用的32m箱梁,以哈大高速铁路为工程依托,基于哈尔滨典型气象年逐时气象资料,综合考虑气温、太阳辐射、风速对桥梁温度场的影响,利用Ansys有限元软件研究寒冷地区高速铁路桥梁冻融损伤。结果表明:混凝土桥梁结构的形式及尺寸效应对其温度场的分布规律及冻融循环次数影响较大,同一结构的不同部位混凝土的冻融损伤程度存在较大差异;距离结构表面深度越深,温度变化越滞后,变化幅度越小,桥梁结构的冻融损伤程度随其深度的增加而呈指数规律递减;哈尔滨地区高速铁路桥梁顶板上表面混凝土和底板下表面混凝土的年等效冻融循环次数分别为4.157次和0.571次,前者的冻融情况远比后者严重;哈尔滨地区高速铁路桥梁混凝土抗冻等级建议值为≥F400。     

高速铁路钢轨波磨对车辆—轨道动态响应的影响

在对高速铁路钢轨波磨现场调查、测试的基础上,根据铁道车辆—轨道耦合系统动力学理论,建立高速铁道车辆—板式无砟轨道动力学数值分析模型,采用现场测试得到的高速铁路钢轨波磨数据作为系统激励,研究不同深度的钢轨波磨对高速铁路轮轨相互作用、车辆运行稳定性的影响。结果表明:不同深度的钢轨波磨虽不会改变轮轨力波动的相位特征,但随着钢轨波磨深度的增加,轮轨垂向作用力、轮重减载率和轮对振动加速度均有明显增加,而构架和车体的振动加速度增加很小,可忽略不计;高速铁路钢轨波磨虽不影响乘坐舒适度,但会加速车辆簧下部件的伤损和破坏。