针片状指数对道砟直剪力学特性的影响

为研究针片状道砟在破碎情况下对道砟散体直剪力学特性的影响,通过进行不同工况下道砟直剪试验,从道砟散体剪切强度、变形及破碎特性对试验结果进行分析.研究结果表明:(1)随着针片状指数增加,道砟散体直剪力学性能下降,包括抗剪强度和内摩擦角(100 kPa下当针状指数由0分别提高到20%、40%时,抗剪强度分别降低10.9%、16.8%;片状指数由0分别提高到20%、40%时,抗剪强度分别降低14.7%、22.3%;针、片状道砟总值由0分别提高到20%、40%时,抗剪强度分别降低12.4%、18.9%).(2)随着针片状道砟含量增加,试样剪缩和剪胀量均降低.(3)针片状道砟在直剪试验过程中易于发生破碎,且破碎类型多为整体断裂并伴随尖角破碎折断,显著影响有砟道床维修周期.     

土工格栅对受污道砟直剪特性影响的试验研究

为探究土工格栅对受黏土污染道砟力学特性的影响,通过对4种法向压力、3种黏土污染程度下土工格栅加固的道砟试样进行一系列直剪试验,对比分析土工格栅对道砟试样剪切强度和剪切变形的影响,研究了考虑黏土污染情况下土工格栅对道砟的加固效果. 研究结果表明:土工格栅增大了洁净及受黏土污染道砟试样的剪切强度,当污染指标VCI （void contamination index）为20%时提升峰值剪切强度最大达到24%;道砟剪切强度表现出典型的非线性特征,非线性强度准则拟合参数与道砟污染程度利用指数函数拟合,拟合结果可作为实际工程受污染道砟强度估计的依据;土工格栅可减小试样的最大剪胀量,同时可减小约0.7°～3.7° 的峰值剪胀角,并且在VCI为20%时土工格栅加固的效果最为明显.      

涵洞地段道砟垫的减振特性

为了给涵洞地段道砟垫的设计和优化提供理论依据,根据轮轨系统耦合动力学理论和有限元方法,建立了车辆-轨道-涵洞垂向耦合振动模型;采用大型通用显式动力分析程序LS-DYNA分析道砟垫对轨道和涵洞动力响应时频特性的影响,并对道砟垫的合理刚度进行了研究.结果表明:采用道砟垫不会加剧轮轨动力作用和影响行车安全,而且可显著减小涵洞的动力响应;道砟垫对钢轨振动的影响不大,对轨枕振动有一定减振作用,但对道砟振动有不利影响;道砟垫的合理面刚度为50～100 MPa/m.     

黏土脏污对道砟集料的应力-剪胀关系影响

列车循环荷载下,铁路地基层中的黏土颗粒会逐渐侵入道砟层,降低道床承载性能. 通过开展一系列大型直剪试验,对黏土脏污质污染下的受格栅加筋道砟集料和未受格栅加筋道砟集料的强度及变形发展、应力-剪胀关系进行了研究. 试验结果表明:随着脏污程度的增加,道砟集料在剪切过程中强度及法向变形均降低;干净道砟集料的应力比与剪胀比呈一阶线性关系,而黏土污染的道砟集料塑性增强,在剪应力峰值状态下剪胀比更高而抗剪强度发展缓慢,导致应力比与剪胀比呈二阶多项式关系;高法向压力下,道砟集料具有更低的剪胀比;黏土脏污质的存在会减小道砟集料的变形破坏速率,但降低了集料的抗剪强度,而格栅的加筋作用可弥补由于黏土脏污引起的强度降低.      

沥青路面透层材料抗直剪能力分析

结合现有抗剪试验的基本模式提出竖向直剪试验方法,并通过对选用四种不同透层材料在不同透层洒布油量下的抗竖向直剪能力的对比分析提出各种透层材料施工的最佳洒布量,以用于指导施工实践.     

直剪状态下裂纹扩展过程的数值分析

运用岩石破裂与失稳过程分析RFPA^2D系统,对直剪状态下裂纹扩展及其力学行为进行了数值模拟研究。岩石试样视为非均匀性损伤岩石材料,模拟结果再现了裂纹扩展形成和试样从变形到破坏直至失稳的全过程及其和持有的力学特性。结果表明,剪断面是滑动形成的主要形式,并首先在试样一端出现,然后再形成由一端及里的剪断面扩展直至另一端最后产生剪断面破坏贯通,形成统一的滑动面。     

斜梁桥力学特性分析

基于有限元理论,借助大型有限元通用计算程序,对某简支斜箱梁桥的静动力特性进行了分析研究,并将其与等宽同跨径的正桥的力学特性进行了对比,得出斜箱梁桥特有的应力分布规律、动力特性以及空间作用效应规律,研究的结论,可为该类桥型的设计提供重要参考依据。     

大型直剪仪试验的尺寸效应

在试验结果的基础上,采用轴对称有限元分析对大型直剪仪的尺寸效应进行了分析。结果表明,剪力盒壁摩擦力将会影响试验土样中的应车分布和剪切面上的正压应力值。在利用大型直剪仪进行试验时,应尽可能排除摩擦力的影响。     

直齿圆柱齿轮副动力学特性分析

利用拉格朗日方程建立了含间隙直齿圆柱齿轮副的动力学模型,通过齿轮轮齿弹性变形的原理数值计算建立了时变刚度的数学模型.利用4~5阶Runge-Kutta数值积分法对系统进行了数值求解.结合Poincaré映射图、相图、FFT频谱图、系统分岔图分析了系统随激励频率和阻尼变化时的动力学行为,发现了其稳定周期运动和倍周期运动及混沌运动.通过齿轮冲击模型数值计算,找出了不同初值情况下的冲击状态.     

车轮次表面裂纹力学特性分析

为了研究车轮次表面裂纹的力学特性,利用ANSYS软件建立了轮轨接触的有限元模型,分析了车轮纯滚动时裂纹尖端应力随车轮运动时的变化规律,研究了轮轨蠕滑系数对裂纹尖端应力的影响.结果表明:当裂纹位于轮轨接触区域上方时,裂纹尖端的von Mises应力和切应力变化十分剧烈,其值分别是无裂纹时的3.2倍和21.7倍;在轮轨初始接触时,最大von Mises应力不是发生在裂纹尖端,而是出现在裂纹尖端的后方位置处;裂纹尖端von Mises应力和切应力峰值随着轮轨蠕滑系数的增大而逐渐增大.研究结果显示车轮次表面裂纹对应力影响很大,因而在车轮制造及检测中要密切关注裂纹状态,以防发生事故.     

体外预应力混凝土梁力学特性分析

采用杆系有限元理论,建立了体外预应力混凝土梁在荷载作用下全过程非线性分析的计算方法,并编制了相应的计算机程序,结果表明,该方法是可靠的,为进一步深入研究体外预应力结构提供了依据。     

超细纤维水泥稳定碎石的力学特性分析

通过系统的试验,分析超细纤维的掺量对水泥稳定碎石抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量等路用性能指标的影响规律,试验结果表明:超细纤维的掺入可以有效提高水泥稳定碎石的强度,对抗压回弹模量影响不大,试验范围内,超细纤维水泥稳定碎石的抗压强度、劈裂强度随着超细纤维掺量的增大而提高。     

连续钢箱梁吊装施工及其力学特性的分析

以某桥梁为实例,主桥采用等截面连续钢箱梁结构,全桥配跨为(25+58+25)m。选用钢箱梁吊装施工方案及流程。在钢箱梁梁块运输、吊装整体过程中,钢箱梁结构以及具备充足的强度和刚度,是结构稳定与满足正常成桥状态的关键。为此,运用大型通用有限元软件,对钢箱梁运输过程以及吊装过程建立了精度的壳单元建模,对整体内力与局部变形进行了分析,并得出相应结论,为指导钢箱梁安全施工提供理论保障。     

应力吸收层类混合料与水泥板界面直剪试验的结果分析

由于旧路面板与应力吸收层材料性质存在很大差异,层间粘层油种类及其用量大小、垂直荷载、温度条件等因素对其界面状态影响较大,利用课题组自行研制开发的LLM路面材料直剪试验仪进行室内模拟试验,并分析上述主要因素对应力吸收层与旧水泥路面板层间抗剪强度的影响。     

改良赤泥固化材料的路用力学特性分析

为研究不同化学改良材料、掺量对赤泥的固化效果及路用力学性能的影响,通过室内和现场对比试验分析改良赤泥固化材料无侧限抗压强度和填筑路基回弹模量的变化规律。结果表明:水泥、石灰和综合改良均能提高拜耳法赤泥的力学性能,而综合改良赤泥的力学性能和水稳定性更优。不同剂量下的综合改良赤泥路基回弹模量测试结果表明填筑路基的整体强度和承载能力良好,可为赤泥填筑路基的设计参数和质量控制标准选定提供科学依据。     

高速公路沥青路面改造方案力学特性对比分析

高速公路改造结构方案存在多种类型,不同改造方案的效果与其力学特性密切相关。针对不同高速公路改造方案,基于实测荷载和材料动态参数,利用有限元方法开展力学分析研究。分析结果表明:不同改造方案对应的剪应力、剪应变、弯拉应力和弯拉应变在深度方向的分布和大小存在显著差异;简单的直接罩面方法易产生自上而下的裂缝;铣刨重铺结构的病害模式与原路面结构类似;再生上基层方案能较好地平衡抗疲劳性能和抗车辙性能。     

工程车辆翻新轮胎接地力学特性分析

为进一步明确翻新轮胎的力学性能并提高其使用寿命,构建工程车辆翻新轮胎静态接地工况三维模型、轮胎与地面接触模型、静态接地工况有限元分析模型及承载-接地力学特性试验系统。分析结果表明:静态接地工况、接地压力及接地摩擦力在轮胎与地面接触区域内中心位置达到最小值,沿轮胎滚动方向及宽度方向呈现不同程度增大的"V"型分布规律;当载荷较小时,接地印痕形状近似为圆形,随着载荷不同程度地增大,其形状变化由近似圆形到近似椭圆形,再到近似矩形,最后到近似马鞍形的变化规律;当胎压一定时,随着载荷的增加,接地面积逐渐增大,增大趋势呈现非线性变化规律;工程翻新轮胎胎肩部位接地压力及接地摩擦力均最大,该部位较容易发生橡胶崩花掉块、撕裂脱层的失效损坏现象。     

钢筋混凝土地道桥力学特性的研究

采用组合板单元对多种地道桥结构进行有限元空间分析,通过大量的计算分析提出了斜交地道桥简化为正交地道桥的计算模型,以便于设计施工单位直接采用规范方便地计算。     

模拟异种钢接头蠕变力学特性的数值分析

利用有限元数值模拟了高强匹配异种的接头在弹性－蠕变条件下的应力／应变场，结果表明，接头的应力／应变分布不均匀，在焊缝界面上，应力和应变分别呈不连续和不协调分布特性，并随着拦头各区蠕变强度差别的增大，其分布梯度增大，峰值应力／应变提高，因此，蠕变强度梯度大的高强焊缝和低强母材的界面是接头的薄弱部位。