列车荷载作用下中低速磁浮轨道动力响应试验研究

参考高铁及城市轨道交通的相关试验方法,测试了中低速磁浮轨道结构在列车荷载作用下的动力响应,获得了轨排结构在列车以不同速度通过时的位移、加速度和应变。结果表明：轨排结构各测点的动力响应值随运行速度的增加呈增长趋势;由于F型导轨的悬臂结构,F型导轨的动力响应值最大,H型钢轨枕次之,承轨梁顶面处最小;列车荷载对轨排结构的动力特性有着明显影响,定员荷载作用下的轨排响应值大于空车;桥梁与轨排构成一个振动体,受梁体振动的影响,简支梁的响应值大于连续梁。     

移动荷载作用下周期支撑轨道结构振动研究

视轨道结构为轨枕(或扣件)周期支撑的无限长周期结构,利用匀速移动谐振荷载作用下周期结构在频域内响应的性质和叠加原理,将求解匀速移动荷载作用下轨道结构振动响应问题的关键转化到在频域内解1个8元一次方程组。运用给出的解析方法对移动荷载作用下轨道结构的振动研究表明:在中低速单个移动谐振荷载作用下,钢轨位移频谱的峰值出现在荷载频率附近,且随着荷载速度的增加,频谱峰值变小,峰值位置向轨道固有频率靠近;力群的叠加使钢轨位移的频谱分布加宽;随着移动速度的增加,列车轴荷载下钢轨的位移频谱向高频移动;轨道结构有多个临界速度,提高基础的刚度,可以提高轨道的最小临界速度;基础阻尼能明显减缓轨道结构的强振动。     

风载作用下大型升船机支承结构的动力响应分析

正确分析风荷载对结构的动力作用是设计既经济又安全结构的重要保障，采用了文献[1]研究的大型支承结构的广义悬梁力学模型及其自振频率和主振型，将风荷分为平均风和脉动风，根据随机振动理论，用模态叠加法分别计算了大型支承结构在平均风和脉动风下的顺风向风振响应，并给出了算例。     

列车荷载作用下周围物体的动力响应解

以Duhamel积分为基础,首先应用动力互等定理,得到了移动荷载作用下,半无限大弹性连续介质空间上任意点的动力响应的广义Duhamel积分表达式;然后将列车荷载简化考虑为一系列具有一定间距的集中荷载,采用Floquet变换、Fourier变换等方法,得到了一个集中移动荷载作用下任意拾振点ξ的动力响应在频域和频率 波数域内的表达式,进而由叠加原理得到列车荷载作用下的动力响应解;最后,通过算例说明该算法的适用性。     

移动荷载列作用下简支曲线梁的振动响应

利用积分变换法求解了移动荷载列作用下简支曲线梁桥动力响应的解析解，在讨论过程中将单轴，两轴和四轴三种荷载列模型用一标准荷载列模型来表示，使得荷载列模型更具普遍性，在讨论过程中均采用标准函数，从而避免了公式推导过程中的不确定因素。最后按本文所给出的计算方法编制了计算简支曲线梁在荷载列作用下的动力响应程序，得到了较好的结果。     

移动荷载作用下轨道路基动力响应分析

基于层状梁和粘弹性半空间体理论建立轨道路基耦合动力分析模型;通过移动坐标和Fourier变换得到移动谐振点荷载作用下轨道路基稳态响应在波数域内的解;再利用快速Fourier逆变换,求出钢轨、轨枕位移及道碴路基的相互作用力在空间域内解。通过算例分析荷载速度对路基表面位移的影响,结果表明:随荷载速度增大,路基表面位移峰值也增大,在荷载速度较低范围内,其对路基位移峰值影响不大,当荷载速度接近Rayleigh波速时,路基位移峰值急剧增大;随着荷载速度的增大,路基竖向位移分布呈现出的“波动性”也越来越明显,其“波长”随荷载速度的增大而减小。     

固定支承式悬浮隧道在列车荷载下的竖向动力响应研究

为了研究列车荷载下固定支撑式悬浮隧道的动力响应问题,以一拟建铁路隧道工程为背景,将水中隧道简化为两端简支的欧拉-伯努利梁,列车荷载简化为一系列移动集中力,建立列车荷载下隧道管体振动微分方程,并通过振型叠加法和隐式数值积分方法求解。以模态分析和时程分析为基础,探讨荷载列速度、水体对动力响应的影响。研究结果表明:移动荷载列通过悬浮隧道时,管体跨中位移放大系数在共振速度处出现了极大值。数据对比表明,水体惯性力相当于增加了隧道管体的附加质量,使其自振频率有所减小,进而减小了荷载列的共振速度,但水体会放大隧道管体共振时的位移响应。     

CRTS Ⅰ型板式轨道在地震荷载作用下的动力响应

借助有限元软件ANSYS,建立了板式轨道、路基的三维有限元模型,并结合遂渝线CRTS Ⅰ型板式轨道进行地震荷载时程分析,模拟地震荷载作用下板式轨道结构中轨道板、底座板、CA砂浆和圆形凸台的动应力、动位移的响应.结果表明,在地震荷载作用下,轨道结构横向应力和纵横向位移响应随烈度增加1度而增加1倍;竖向应力响应由于受初始应力影响,压应力较大,总体来说,轨道结构各向最大动应力较小,不会使轨道结构破坏;轨道结构横向位移响应大于竖向位移响应,轨道结构位移响应对轨道几何形位有一定影响,建议地震后对列车行驶速度限制;在路基稳定的情况下,板式轨道结构本身的变形和受力很小,不是导致轨道结构破坏或变形的原因.     

风载作用下大型升船机支承结构的动力响应分析

正确分析风荷载对结构的动力作用是设计既经济又安全结构的重要保障.采用了文献[1]研究的大型支承结构的广义悬臂梁力学模型及其自振频率和主振型,将风荷载分为平均风和脉动风,根据随机振动理论,用模态叠加法分别计算了大型支承结构在平均风和脉动风下的顺风向风振响应,并给出了算例.     

变速移动荷载作用下简支梁的动力响应分析

以变速移动荷载模拟车辆变速过桥,建立车轮加弹簧—阻尼器—簧上质量和均布质量2种变速移动荷载下欧拉梁的动力分析模型,并推导其运动控制方程。运用数值分析,研究简支梁在不同上桥初速度和加速度的匀变速移动荷载作用下的动力响应。结果表明:荷载以不同的加速度变速过桥时,桥梁的跨中挠度时程和动力放大系数曲线与匀速过桥时相似;变速移动荷载对桥梁动力响应的影响与荷载上桥初速度、加速度以及桥梁跨度等因素有关;移动车辆荷载使梁发生极大动力响应的上桥初速度出现在若干速度点上,是不连续的;跨中挠度不随移动荷载加速度的变化单调变化;简支梁跨度越大,变速移动荷载对跨中挠度的影响越大。     

基于Timoshenko梁求解钢轨导纳研究

利用有限元软件,建立钢轨导纳分析模型,采用完全法求解钢轨导纳,对Timoshenko梁与Euler梁模型计算结果进行对比研究。研究结果表明:在频率1 500 Hz以内,采用Timoshenko梁和Euler梁模型的钢轨位移导纳计算结果基本一致;当频率在1 500 Hz以上时,Timoshenko梁模型仍能较好反映导纳的峰—峰值变化规律;采用Timoshenko梁计算得到的前4个导纳峰值频率依次为450 Hz,700 Hz,1 000Hz和1 250 Hz,最大值发生在1 250 Hz,其中位移导纳最大幅值为4.19×10-8m/N;钢轨频响曲线的峰值与模态固有频率一一对应,通过对比认为,钢轨在1 250 Hz频率发生了Pinned-pinned振动。     

无碴轨道桩板结构路基在地震荷载下的动力响应分析

结合遂渝线无碴轨道桩板结构路基,采用天津(1976年)地震波,基于弹塑性本构关系,建立桩、板和土体的三维实体模型,利用有限元软件ANSYS,对桩板结构路基在地震荷载下的动位移、加速度及竖向应力的动力响应进行数值模拟。分析计算结果可知,在地震荷载下桩板结构路基不同位置处的动位移、加速度响应基本一致,滞后现象不明显;桩底持力层的动位移、加速度幅值略小于其他位置。相对于输入的地震加速度,桩板结构路基响应的加速度幅值被放大,而对应的时刻都滞后于输入的加速度最大值的时刻。在桩截面处的承载板受力不利,所以在桩截面处的板截面需加固处理以满足抗震设计要求。桩的存在对周围土体的动力响应有一定的影响,但总体来说,影响程度很有限。     

城市轨道高架桥动力响应分析与监测

桥梁监测系统通过实时监测各关键性能的技术指标,为桥梁的安全度评估及桥梁的养护维修提供科学依据。通过数值模拟与现场监测数据相结合的方式研究列车对桥梁的动力加载效应。采用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,将城市轨道交通列车简化为一系列移动集中荷载,计算列车匀速行驶作用下桥梁的振动响应,同时利用桥梁监控系统采集的实测数据对计算结果进行验证。得出结论如下:通过监测数据验证数值模拟结果的正确性;列车移动通过时桥梁跨中位移均在合理范围,现阶段桥梁处于较好工作状态;列车运行速度对桥梁跨中位移极值有明显影响。     

弹性支承块轨道结构落轴冲击动力性能分析

将轮轨接触边界条件用罚函数法释放,采用点面接触单元导出轮轨接触有限元控制方程,建立轨道结构落轴冲击动力有限元方程。分析落轴冲击对轨道结构产生的动态响应,比较弹性支承块及短轨枕埋入式整体道床轨道结构的动力性能,并用现场实测数据进行验证。结果表明:弹性支承块轨道结构与普通短轨枕结构相比,其轨下及块下刚度易于调整,可进行双层弹性的合理匹配,从而有效吸收轮轨冲击,提高列车运行平稳性,具有减振降噪与延缓轮轨磨损等优越性能。建议其块下刚度稍大于轨下刚度,增幅值控制在20%以内。     

PC简支梁铁路桥墩身动力响应的特解边界元分析

根据特解边界元理论,建立动态响应数值分析方法,编制相应的动力分析程序,计算PC简支梁桥墩顶纵向位移、速度和加速度时程,详细分析其动态变化过程;采用有限元分析方法,选择8节点块单元模拟墩身,并与特解边界元的计算结果进行对比。结果表明:两者具有较好的一致性,说明采用特解边界元的数值处理方法和所构造的边界元计算墩身动力响应是正确的。由于边界单元法只在边界上剖分单元,通过基本解把域内未知量化为边界未知量求解,自由度数目大大减少,计算效率较高。     

高铁常用跨度简支梁桥上轨道周期性不平顺影响分析

通过对桥梁徐变上拱设计和相应规定、轨道不平顺检测方法、实测资料以及线路规范的对比和理论计算,进行高铁常用跨度预应力混凝土简支梁桥上轨道产生波长为32 m的轻微周期性不平顺现象研究。结果表明:线路、桥梁规范中线路高低Ⅰ级管理值、梁跨竖向残余变形的规定是一致的;轨面不平顺静、动态检测结果不可以用来直接对比;京沪高铁桥上轨道周期不平顺的桥跨长度占比随着时间发展逐渐增大,开通4年后占比持平至约66%,桥上轨道周期性不平顺峰值均值、标准差及变异系数分别约为2.28 mm,0.57 mm和0.25;开通5年后98.4%,99.9%和100%的桥上轨道周期性高低不平顺峰值分别小于5,6和7 mm;当连续多跨简支梁徐变值均大于3 mm时,线路TQI高低已超过规范管理限值,建议通过轨面设置反预拱度,避免由梁体徐变带来的大面积轨道精调作业。     

轨道结构落轴冲击动态响应有限元分析

通过确定落轴冲击问题的轮轨接触条件,根据接触冲击响应的虚位移原理,将轮轨接触边界条件用罚函数法释放,确立轮轨接触变分方程;采用点面接触单元导出轮轨接触有限元控制方程,进一步建立轨道结构动力有限元方程,从而可模拟计算落轴冲击对轨道结构产生的动态响应。基于该分析方法,求解了弹性支承块轨道结构的动力性能,并由现场实测得到验证。结果表明,运用所建立的落轴冲击有限元计算模型分析轨道结构动力性能,直观有效。     

近接基坑电力隧道开裂原因及整治技术

石家庄市石中一二线（16#-北道岔站）电缆隧道与阿尔卡迪亚三期商业综合体基坑工程近接,在基坑施工过程中隧道结构出现了开裂现象。采用无损检测、强度试验和数值模拟等手段,对隧道开裂原因进行了分析和探讨,并针对工程特点提出了隧道洞内套拱结合洞周地层注浆的综合治理方案。分析结果表明：在基坑施工过程中,原有隧道结构的安全性已不能满足要求,隧道洞内套拱结合洞周地层注浆的方案,能够保证后续施工和使用安全。