武广高铁红黏土路堑基床动响应现场测试与分析

研究目的:路基基床承受列车和轨道荷载,必须具有足够的强度和稳定性.随着列车速度不断提高,对路堑基床在高速列车动载作用下的力学响应进行现场测试分析,对于正确的进行高速铁路路基设计具有重要的指导意义.研究结论:通过动响应现场实测,研究了时速300～350 km的机车通过武广高铁红黏土路堑基床时的动响应规律.分析了不同方向列车行驶条件下,振动速度、振动加速度、动应变、动应力沿基床横向、深度方向的分布规律.分析表明:竖向测试断面上振动速度、振动加速度、动应变、动应力等动响应参数均随深度增大而衰减;横向测试断面上,右线车作用下基床动响应近似呈倒“V”字形变化,左线车作用下随水平距离的增大而减小.与有砟轨道基床动响应测试成果对比表明:同等条件下,无砟轨道基床动响应小于有砟轨道,且无砟轨道下动响应衰减速率慢,影响深度大,因此建议高速铁路无砟轨道基床厚度取5.0m左右.研究结果对其它高速铁路的建设有重要的借鉴作用.     

斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

研究了斜拉桥中波形钢腹板箱梁在成桥状态下的力学特性。以新密市溱水路波形钢腹板箱梁斜拉桥为工程实例,通过有限元计算与分析得到主梁的竖向位移、波形钢腹板的剪应力、混凝土板的正应力和竖向挠度、主梁的纵向正应变、混凝土板的应力传递等各项力学规律。结果表明,波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高方向近似均匀分布;波形钢腹板的竖向变形在整个主梁的竖向变形中起主要作用;波形钢腹板的纵向正应变小于混凝土板;按波形钢腹板承担全部剪力的传统理论进行结构设计偏于保守。     

CRTSⅠ型CA砂浆动态压缩试验及本构关系研究

研究目的:水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)层充填在CRTSⅠ型板式无砟轨道的轨道板和底座板之间,起着支承、传载、调整、减振隔振等功能,因此需要全面研究CA砂浆的力学性能。本文以现场取样CA砂浆圆柱体试件为对象,考虑10-5s-1~10-2s-1四种不同应变率,在位移和应变率双重控制下,测试动力加载条件下单轴受压应力-应变全曲线;研究抗压强度、峰值应变、弹性模量等力学参数的应变率效应以及本构方程。研究结论:(1)应变率对CA砂浆的力学性能影响显著;(2)CA砂浆的抗压强度、弹性模量和峰值应变均随应变率的增加而增大,其中抗压强度应变率敏感性最强,在10-5s-1~10-2s-1应变率范围内,强度可提高2.5倍左右;(3)CA砂浆在不同应变率下的应力-应变曲线形状相似,不同应变率下CA砂浆的应力-应变关系可以用本文提出的有理分式表达;(4)通过与试验数据对比发现,本文提出的不同应变率下CA砂浆的本构方程与试验结果吻合较好,研究成果可为CA砂浆率型本构模型的建立提供试验基础,从而应用于板式轨道的动力设计中。     

低应变法在铁路桥梁嵌岩桩检测中的应用分析

低应变法具有操作简便、检测速度快等优点,在桩基检测中得到广泛应用.本文介绍了低应变法测桩原理,并从嵌岩桩承载性状、嵌岩桩低应变法检测桩底反射特征、桩径及桩周土层变化对测试信号的影响、小长径比桩三维效应及高频干扰信号等方面,分析了低应变法检测嵌岩桩的有关问题.同时,结合铁路桥梁嵌岩桩低应变法检测的典型实例进行分析与探讨,在充分考虑嵌岩桩低应变测试的技术特点及影响因素下,对基桩缺陷作出准确判断,提出了测试与波形分析过程中应注意的事项,为工程测试提供参考.     

沙粒内禀尺度对道床宏细观力学特性影响研究

从数学领域的随机填充法入手,建立不同沙粒尺寸自组织轨道结构离散元分析模型,并借助"胞分法"保证沙粒粒径改变前后颗粒体系质量守恒.开展风沙区铁路轨道结构动测试验,标定接触模型的微观参数,验证离散元模型的正确性.在此基础上,利用不同沙粒粒径的数值试验,进行系统的道床宏细观力学特性分析.结果表明:沙粒内禀尺度愈小,道砟平均接...     

重庆市跨座式单轨交通轨道梁系统动载试验研究

介绍了重庆市跨座式单轨交通轨道梁系统动载试验的情况。通过对轨道梁结构的动载试验成果分析，得出轨道梁结构在行车及制动工况下的应变、位移、加速度等动力响应情况，测试了单轨系统的自振特性，分析了单轨系统的动力系数。针对测试结果得出有益的结论。通过本次动载试验，为跨座式单轨交通系统的验收及运营管理提供了重要的技术资料。     

轨道板与砂浆粘结试验及内聚力模型参数研究

研究目的:目前轨道板与CA砂浆层离缝损伤是我国CRTSⅡ型板式无砟轨道主要损伤形式,本文为研究砂浆层离缝损伤机理,制作混凝土和砂浆复合试件进行劈拉和剪切模型试验,采用数字图像相关(DIC)技术得到加载过程的层间应变场分布,分析得到内聚力模型参数,并采用有限元软件计算内聚力模型参数且与试验结果进行对比验证,得到轨道板与砂浆层间力学特性及其破坏模式。研究结论:(1)DIC技术能较好地描述复合试件的层间应变场分布,以及层间损伤、裂纹萌生、扩展及破坏的全过程;(2)轨道板与砂浆层间粘结破坏属脆性破坏,层间法向和切向张力-位移关系均表现为双线性关系;(3)轨道板与砂浆层间参数可取法向内聚强度1.792 MPa、界面刚度708.485 MPa/mm、临界断裂能0.025 2 mJ/mm~2,切向内聚强度0.956 MPa、界面刚度63.039 MPa/mm、临界断裂能0.018 mJ/mm~2;(4)本研究成果可用于分析轨道板与砂浆层间损伤开裂行为,可为Ⅱ型板式轨道结构的设计及维修提供理论依据。     

机车钢化玻璃在半正弦波动态加载下的力学特性

区别以往矩形波加载技术,将SHPB半正弦波加载技术运用到测试机车钢化玻璃动态本构关系中,研究钢化玻璃在中低应变率下的力学特性;试验中利用半正弦波加载实现了恒应变率加载,并且消除P-C振荡效应,加载应力平衡,试验数据可信度较高;根据试验结果可知,钢化玻璃材料σ-ε关系具有双线性特性,且率相关性特征明显,应变率在326 s~(-1)以下时,最大主应力与应变率可拟合为较好的线性变化关系,斜率约为2.76,应变率在326 s~(-1)~529 s~(-1)之间,最大主应力随应变率增加增幅放缓,呈现斜率逐渐减小的上凸抛物线变化规律。     

基于FBG的悬挂式单轨列车位置检测方法研究

提出了一种采用光纤光栅传感技术实现悬挂式单轨列车位置检测的方法和系统。在室外轨道区段分界处设置一套光纤光栅传感器,并将其安装在列车车轮走行的轨道梁底板上;室内调制解调仪内置信号发送器,通过光缆将光信号发送给光纤光栅传感器。列车车轮作用在轨道梁底板所产生的应变导致光纤布拉格光栅出现波长漂移,调制解调仪通过光纤布拉格光栅波长的变化,计算出轨道梁产生应变的大小,并将解调数据(应变信号)发送给信号处理主机。信号处理主机根据解调数据的突变点,识别悬挂式单轨列车的运行位置。该系统除了可以识别列车所在轨道区段的占用状态以外,还可通过对列车轮对数的统计,实现列车完整性检测。     

京津城际铁路岔区板式无砟轨道结构设计

京津城际轨道交通在我国首次将板式无砟轨道成功应用于道岔区.介绍了岔区板式无砟轨道的结构组成、型式尺寸、技术特点及技术要求;对岔区板式无砟轨道进行了力学分析及配筋设计;简要阐述了岔区板式无砟轨道综合接地系统及过渡段设计处理措施.板式无砟轨道在京津城际轨道交通的成功应用,为我国岔区无砟轨道结构设计提供了新的技术方案.     

基于数字图像处理的轨面竖向动位移远程采集方法

针对传统轨道接触式动位移测试的不足,通过红外感应相机作为图像采集触发装置及远程数据发送装置,研发了一套现场轨道动位移图像采集装置及方法.在优选合理标志物的基础上,利用室内动三轴仪试验验证了该方法对振动波形和幅值均有较好的适用性,且精度较高.利用该技术进行现场长期测试,结果表明该方法可以实现无人值守轨道动位移长期监测,通...     

CRTSⅡ型轨道板结构设计

介绍了Ⅱ型无砟轨道的主要技术特点.采用当量地基梁模型、三重叠合梁模型、梁-板模型和空间实体模型对Ⅱ型板式无砟轨道结构进行了力学计算,得出Ⅱ型轨道板设计荷载.通过不同的荷栽组合对轨道板的强度、裂缝等进行检算,最终确定轨道板的配筋.简要阐述了轨道板内钢筋绝缘和综合接地方案.可以为Ⅱ型轨道板的结构设计提供指导.     

无缝线路钢轨温度力测试的位移法

研究无缝线路上钢轨在温度发生变化时轴向温度力的一种有效检测手段,提出了新的测试方法,即位移法。通过建立无缝线路轨道力学模型分析温度力变化时侧向力及其作用位移的变化规律,并结合标定试验对上述规律进行了参数修正,最终实现对钢轨轴向温度力的精确测试。该技术在实践应用中取得良好效果。     

轨道刚度合理值评价指标的研究

通过现场轨道刚度与部件刚度实测、轨道动力响应测试、室内轨道部件刚度测试、道碴动三轴试验数据,以及轨道刚度对轨道动力特性和列车运行品质的影响的理论分析结果,提出我国60 kg*m-1钢轨线路轨道整体刚度和部件刚度的标称值范围,确定了评价轨道刚度合理与否的轮轨系统的动力学指标,并进行关键参数的敏感性分析.基于轨道结构受力合理、机车车辆走行性能不受影响、轨道几何状态变化平缓的角度考虑,提出了轨道刚度合理取值的评价指标及分析方法.     

锚固结构荷载传递机理离散元模拟研究

研究目的:岩土锚固技术是岩土工程领域的重要分支,被广泛应用于土木、矿山、水电等工程领域,但关于锚固结构荷载传递机理的细观力学研究相对较少。本文依据现场试验,通过建立锚杆拉拔试验颗粒流数值模型,探讨不同荷载作用下轴力、锚固界面剪应力分布特征以及周边岩土体的细观力学特性。研究结论:(1)建立了锚杆张拉试验颗粒流数值模型,通过将计算结果与试验数据进行对比,验证了模型的合理性与有效性;(2)分析了锚固结构的荷载传递机理,其界面剪应力沿锚杆方向的分布是不均匀的:在弹黏性阶段,锚固界面剪应力以及轴力分布均为单调递减曲线;在弹塑性阶段,界面剪应力峰值点大致位于弹塑性变形区和弹黏性变形区的分界位置,并且随着张拉荷载的逐渐增大,界面剪应力峰值不断增大,峰值点不断向远端推移;(3)无论是在重力作用下还是受到拉拔荷载时,锚孔周边岩土体的强力接触力和弱力接触力基本垂直,在受到拉拔荷载时,周边岩土体的颗粒会发生重排列,导致强力接触力与弱力接触力方向产生强烈偏转;(4)本文研究方法与结论可为类似锚固结构的设计与力学分析提供理论借鉴。     

移动荷载作用下热再生沥青路面响应分析

为分析不同RAP掺量下热再生沥青混合料最佳沥青用量及RAP掺量对混合料强度的影响,利用马歇尔室内试验确定最佳沥青用量,并通过15℃和20℃下单轴压缩试验,分析热再生沥青混合料力学性能;利用3D-MOVE Analysis有限层软件分析移动非均布荷载作用下的再生沥青路面力学响应及RAP掺量对力学响应的影响。研究结果表明:RAP掺量增加,沥青混合料抗压性能有所提高;移动非均布荷载作用下,热再生沥青路面面层动力响应具有拉压应变交替变化现象及应变集中现象,易造成疲劳开裂;前后轮作用在计算点位时动力响应峰值相近,但基层及其下各层存在残余应变的影响;RAP掺量增加结构层内弯拉应变及竖向压应变有所减小,但沥青再生层层底剪应力有所增加。     

基于蠕滑理论的钢轨临界平面疲劳参量仿真

为考虑轮轨蠕滑对钢轨疲劳裂纹萌生的影响,通过车辆-轨道多体动力学模型和钢轨有限元模型,分析不同线路条件下的轮轨接触压力和切向力对钢轨轨头(包括轨距角)的应力-应变响应,定量研究钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生疲劳参量FP中的正应力-应变部分与剪应力-应变部分对裂纹萌生的影响,并比较导向轮和非导向轮对FP的影响。仿真结果表明,考虑轮轨蠕滑的情况下,钢轨轨头绝大部分节点处于三向受压状态,疲劳参量FP主要是由剪应力-应变部分作用产生,对裂纹萌生预测应采用剪切型裂纹公式;FPmax所在的临界平面在钢轨横断面的投影线与横向水平轴呈105°~140°夹角,在水平面的投影线与纵向水平轴呈20°~50°夹角;导向轮作用下的FPmax要远远大于非导向轮作用下的FPmax。     

轨道客车车体关键部件寿命评估方法研究及应用

为对某型号轨道客车车体关键部件进行寿命评估,研究一种利用实际线路载荷数据并通过台架试验方式实现的方法。通过对在实际线路上运行车辆的关键载荷部位进行跟踪测试,得到车体关键部位的动态应变及加速度数据,并进行载荷等效转换。利用线路实测数据和仿真分析对比,结合德国FKM理论,编制试验载荷加载谱。利用该加载谱在实验室模拟车辆运行时车体主要载荷的施加,完成客车车体台架试验。该试验方法可为轨道车辆车体的研发提供数据支持。     

基于LabVIEW的车辆零部件应力应变测试系统

以LabVIEW软件为开发平台,结合NI的硬件实现了应力应变信号数据采集分析;利用LabVIEW的振动疲劳分析包FatigueStartUpKits,通过对试验测试、计算机仿真以及试验与计算机仿真混合模拟的方法,比较分析确定动应力时间历程的选择;利用多数据采集卡的协同工作,实现多通道数据采集,搭建了基于虚拟仪器的轨道车辆零部件疲劳强度测试分析系统,为轨道车辆零部件的相关试验测试分析提供准确的测量手段。     

基于匹配光栅解调的FBG轨道传感器研究

通过光纤布拉格光栅(FBG)的传感原理研究基于匹配光栅解调的轨道传感器问题。依据匹配光栅检测应变的原理和列车载荷作用下钢轨应变分析,设计出一种检测钢轨局部轴向应变的光纤光栅轨道传感器方案;使用列车载荷模拟平台,对研制的轨道传感器功能进行了验证。不同环境温度、不同加载频率下采集到的实验数据表明:匹配光栅的解调方法能有效地解决温度应变交叉敏感带来的问题,满足对列车计轴的要求;并在构建交通动态测重系统(WIM)方面有好的发展前景。