扩展散体单元法砌体墙倒塌数值模拟

砌体墙的抗侧受力性能是砌体结构抗震抗倒塌研究的基础。基于扩展散体单元法(EDEM)建立砌体墙的分析模型,并用MATLAB语言编制了砌体墙的EDEM计算程序,该程序可模拟砌体受力的全过程,可得出从加载到倒塌的力-位移曲线,及砌体结构每个块体在受力过程中的位移。对不同材料强度、不同竖向压应力、不同构造形式的墙体进行分析计算,绘制出受力全过程的力-位移曲线及砌体变形图,并对其进行对比分析得出各个参数对砌体墙抗侧受力性能及变形性能的影响。     

地铁车站暗挖通道平行上穿紧邻既有线施工技术研究

以北京地铁 4 号线宣武门站人行通道平行上穿既有线为背景,研究中隔壁法(CRD 法)开挖施工对地下既有线结构受力和形变的影响。采用有限元平面应变力分析模型,研究 CRD 法不同开挖方案对既有线隧道结构的影响,根据数值分析结果对 CRD 法施工进行优化。结果表明,先行开挖紧邻既有线部分可以有效降低掌子面分部开挖卸荷的地层应力,其对既有线隧道结构受力和形变的影响显著低于先行开挖背离既有线部分。     

盆式橡胶支座与垫石组合的接触有限元分析

以高速铁路桥梁支座和垫石为工程背景,详细介绍盆式橡胶支座的构造与垫石的布筋,运用ANSYS程序对支座下钢盆与钢筋混凝土垫石间的受力性能进行非线性有限元数值分析,对结构数值模拟中单元的选取、材料的定义,有限元建模过程及支座与垫石之间接触摩擦等关键技术进行系统分析。研究在载荷作用下支座垫石组合各个构件的受力性能,并以单支座垫石为例,探讨不同支座底板厚度、不同垫石高度对两者组合结构的应力状态和变形的影响。研究结果表明:有限元分析能很好地模拟支座垫石组合的实际受力性能;主要设计参数的变化会对支座-垫石组合的受力产生相应影响。研究成果能为桥梁工程应用提供参考。     

超高速实验车驱动方案设计及优化

研究速度在400-1000km／h的超高速实验车重接式电磁驱动方案,讨论重接式电磁驱动的电路结构和运动方程。在Maxwell3D瞬态场中搭建了驱动系统仿真模型,分析不同初始速度下,三级驱动系统受力特性和加速规律。针对系统运动特性和效率问题,提出驱动电路优化方案,使得发射体运动特性改善、效率提高。仿真结果表明：通过合理分配驱动单元,应用重接式电磁驱动的超高速实验车,可在短时间内被加速达到超高速的目标。     

钢混叠合梁体系转换中的施工监测与分析

钢-混凝土叠合梁在施工中通常设置临时支撑,并通过体系转换以使得组合结构共同受力。若临时支撑失效将导致混凝土桥面板和钢梁自重均由钢梁承担而非组合结构共同受力,从而使钢梁受力过大。本文结合工程实例,针对某50m钢-混凝土叠合梁在组合体系形成过程中因临时支撑失效,导致结构应力和变形偏离设计值。采取了二次支撑和顶升的体系转换方式调整了结构的应力和变形;采用应力监测系统,实时监测二次支撑和顶升的体系转换过程中应力的变化,同时对每级顶升荷载下主梁变形进行监控。监测结果表明,通过对钢混叠合梁的二次支撑和顶升的体系转换施工,桥面板约束释放完全区域钢箱梁结构应力得以恢复,效果理想。该施工工艺可为类似工程提供参考。     

高速铁路桩网结构加筋垫层变形影响因素研究

通过理论分析和有限元计算,对各种条件下桩网结构加筋垫层受力和变形进行系统分析,获得桩网结构体系中加筋垫层的受力变形特点和应力分布传递规律。加筋垫层对桩网结构桩、土应力分配影响明显,进而对桩网结构的整体受力和变形产生影响。研究了影响加筋垫层变形的主要因素,计算不同条件下垫层变形的规律,并结合桩头结构形式,分析垫层变形的特点。结合不同桩体结构与加筋垫层的相互作用机理,分析不同垫层结构及加筋体特性对加筋垫层荷载传递的影响规律。结合室内缩比例模型试验,验证了计算结果的可靠性和准确性。     

铁路路基上跨既有公路隧道受力变形影响分析

新建路基开挖卸载施工对下方既有隧道的覆盖地层产生扰动,导致既有隧道围岩和结构应力状态的改变,影响既有隧道结构安全。文章依托新建赣深铁路路基上跨既有S29从莞高速公路石山隧道工程项目,采用地层-结构与荷载-结构相结合数值分析方法,进行了上方开挖施工对既有隧道结构受力变形影响分析,并提出施工控制措施。结果表明:在上方路基开挖施工过程中,既有隧道结构以竖向变形为主,在相交位置处隧道拱顶产生最大竖向变形1.86mm,结构变形较小;采用荷载-结构法进行二次衬砌受力分析,结构受力最不利部位为拱顶,最小抗压安全系数为3.94,最小抗拉安全系数为4.05,结构安全性满足要求。     

新型钢枕轨道结构受力特性影响因素分析

针对轨道过渡段基础沉降引起的轨道不平顺问题,提出一种能够自动补偿基础沉降的新型钢枕。为研究新型钢枕轨道结构参数对轨道结构受力特性的影响,基于有限元法,建立新型钢枕轨道-路基空间耦合模型,分析轨下胶垫刚度、钢枕间距以及道床弹性模量等参数对钢枕轨道结构受力特性的影响规律。研究结果表明:轨下胶垫刚度对钢轨受力特性的影响最为显著,随着轨下胶垫刚度的增大,钢轨的受力与变形均随之减小,但同时钢枕、道床和路基的受力与变形有所增大;减小钢枕间距能够减小轨道结构受力与变形,但钢枕间距太小会加大对道砟捣固的作业难度,增加养护维修工作量和维修成本;增大道床弹性模量可以减小轨道结构变形,但同时增大了钢枕和道床的受力。建议对轨下胶垫刚度、钢枕间距和道床弹性模量等参数综合考虑后合理选取。     

盾构推进过程中刀盘前方土体变形与应力特征研究

盾构法是城市地铁隧道施工的主要工法之一。盾构推进过程中不可避免地引起掌子面土体扰动,进而对盾构前方土体的稳定性产生较大影响,而目前对于盾构推进引起前方土体的位移与应力的研究较少。利用Mindlin解,基于盾构受力特点建立力学模型,推导掌子面前方地层变形与应力计算公式,并将工程实测值与理论计算值进行对比分析,得出盾构推进引起土体位移和应力的影响范围及影响程度。结果表明,掌子面前方土体变形主要受盾壳与土体之间的摩擦力影响,正面推力附加应力引起的变形较小,盾构推进对前方土体的应力主要由摩擦力引起。研究结果可为盾构现场施工控制提供理论和计算依据。     

收缩徐变作用下铁路连续刚构桥-轨道系统受力特性

通过建立(72+128+72)m高速铁路大跨度连续刚构桥-双线无砟轨道系统仿真模型,揭示收缩徐变作用下大跨度连续刚构桥与轨道相互作用规律,分析收缩徐变模式、混凝土养护条件等主要设计参数对系统受力和变形的影响,探讨采用整体升温代替收缩徐变效应计算的可行性。研究表明:随着服役时间的延长,收缩徐变作用下系统的受力与变形逐渐增大;采用梁体降温30℃计算的钢轨应力和竖向位移无法包络收缩徐变效应引起的钢轨应力和位移,《高速铁路设计规范》中建议采用整体降温10℃来模拟收缩徐变的方法并不适用于梁-轨相互作用分析。     

SFRC栓钉-橡胶连接件力学性能非线性有限元分析

为研究钢纤维混凝土(SFRC)栓钉-橡胶连接件的力学性能,采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元计算,比较分析不同橡胶套高度下SFRC栓钉-橡胶连接件与SFRC普通栓钉连接件抗剪承载力、抗剪刚度等力学性能差异。研究结果表明,采用ABAQUS/standard求解器能较好地模拟SFRC栓钉-橡胶连接件推出试验;采用橡胶包裹栓钉后,连接件抗剪承载力基本保持不变,抗剪刚度显著减小(约为SFRC普通栓钉连接件的50%);橡胶套高度变化(h_r=25,50,75 mm)对其抗剪刚度与抗剪承载力影响较小;组合连接件橡胶套高度建议取栓钉高度的50%。     

隧道结构健康监测系统理念及其技术应用

研究目的:近年来,随着传感器技术、信息采集技术及测试分析技术的迅猛发展,基于各种监测手段的实时、连续性的结构健康监测系统在土木工程领域中竞相展开,并在诸如桥梁、水利等工程领域得到广泛应用.地下工程领域中,由于围岩-结构自身的复杂性,结构受力状态的不确定性,一直以来对于隧道结构健康监测的研究鲜有问津.研究结论:通过本文研究,得出了以下几点结论:(1)一个完整的TSHMS系统应由数据采集与传输系统、数据分析与处理系统、隧道结构健康评价及预警系统组成;(2)通过对隧道结构力学演变特征的分析,提出了TSHMS系统中应对二次衬砌的受力特征进行长期重点监控的基本思路;(3)结合隧道工程复杂性及其安全评价“模糊性”的具体特点,在现有常规安全评价体系的基础上引入了模糊综合评判的评价手段;(4)将上述理念应用于苍岭特长公路隧道中,初步建立了一套TSHMS系统,评价结果与实际基本一致,验证了其可靠性.     

隧道初期支护型钢格栅节点受力性能影响研究

初支二衬连拱隧道新型支护体系支护结构中钢架连接节点处为钢架的受力薄弱点,在隧道施工中应加强关注,但是,目前节点连接对于隧道初期支护钢架整体受力性能的影响仍不清楚,需要通过试验进行研究。基于此问题,按照初支二衬连拱隧道初期支护形式设置型钢、格栅分节及不分节四类构件,进行室内加载试验,研究设置节点对初期支护结构的力学性能影响,得到如下结论:设置节点会导致减小结构极限承载力,降低结构的强度、刚度,构件整体性下降;削弱型钢、格栅自身性能,降低型钢、格栅与混凝土间的协同作用,混凝土提前脱离工作;开裂提前,裂缝开裂、构件变形程度加重,构件出现斜拉破坏;对型钢混凝土类初期支护构件的影响要更显著,从结构内部来看,该影响体现在对钢架的影响。     

轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性影响试验研究

针对轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性的影响进行现场试验,分别从时域和频域对比分析不同轨面不平顺状态下轨道结构的振动响应,重点考虑10～1 000 Hz频率范围内的振动.分析结果表明:轮轨冲击力和轨道结构振动加速度幅值随轨面不平顺幅值的增加而增大,同时也受到轨面不平顺类型和波长分布的影响;轨面不平顺引起的钢轨振动频率主要分布在50～1 000 Hz的范围内,承轨台、桥面板垂向振动频率分布在40～200 Hz的范围内,轨面不平顺的波长分布是影响轨道结构振动频率分布特性的主要因素之一;降低谐波型轨面不平顺幅值0.2mm,可以减小钢轨垂向振动水平14.1dB.建议将轨面不平顺谱加入轨道质量的评价指标中.     

弹性长枕无砟轨道动刚度垂向耦合动力及能量分析

本文探索弹性长枕无砟轨道动刚度的变化规律、轨道动力刚度改变对车辆-轨道耦合系统中各构件动力响应及其与车辆、轨道子系统中能量(动能、势能)变化的关系。利用车辆-轨道耦合及哈密顿原理,列出耦合系统总动能、势能和阻尼做功方程并作一阶变分,按对号入座法得出耦合系统总质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵,再用Wilson-θ法求解微分方程。通过计算结果分析得出:轨道垂向动刚度与车速的变化规律;扣件刚度、枕下支撑刚度、道床板下(路基)支撑刚度各自对轨道动刚度的影响程度及其与耦合系统中各构件垂向位移、加速度之间的关系;车辆、轨道子系统势能(动能)与轨道动刚度之间的关系,势能(动能)也可作为评价轨道振动的依据。     

HX_D3型交流传动电力机车

HXD3型电力机车是大连机车车辆有限公司与日本东芝公司联合设计、开发的6轴大功率交流传动货运电力机车。机车额定功率为7 200 kW,最高速度为120 km/h,电传动系统采用IGBT水冷变流机组。文章介绍了该机车的主要特点、技术参数、设备布置、通风系统、电气系统、机械系统、制动及供风系统等。     

涡轮增压器主要部件结构特性及改进研究

机车柴油机用废气涡轮增压器浮动轴承烧灼、转子积碳固死及喷嘴环热裂、叶片变形等是影响增压器可靠运用的多发故障。通过对浮动轴承浮动套实际转速测量及轴承内外间隙调整试验,指出了浮动轴承烧损的主要原因是浮动套内间隙的增大,提出了以滑动轴承代替浮动轴承的设计方案;通过增压器油封密封机理分析及不同油封对回油腔压力变化影响的试验对比分析,设计了涨圈加反螺纹组合式油封,筛选出了最佳组合方式;喷嘴环用材料力学性能及喷嘴环结构热疲劳力学试验结果表明,采用以2Cr13为材质、不带外环的插嵌式喷嘴环结构,既可消除喷嘴环热裂故障,其插嵌式单片精铸叶片又可保证静叶型线准确及叶片表面光洁度。改进后的部件结构有效提高了增压器整机使用的可靠性。     

新型局域共振橡胶减振垫振动传递特性测试分析

为了研究一种应用于浮置板轨道结构的新型橡胶减振垫的振动传递特性,对比某基于局域共振新型减振垫与普通橡胶减振垫的减振性能,研究预压质量与激振加速度对振动传递特性的影响,对新型橡胶减振垫进行刚度试验与振动传递特性试验,测试其在30~200 Hz频率下的传递特性,试验过程中采用不同的预压质量与激振加速度,振动传递特性测试采用加速度激振的方法,以加速度传递率作为减振垫振动传递特性的评价指标。结果表明:新型减振垫加速度传递率更小,减振效果更好,最大可以减小10 dB左右;减振垫上方预压质量对振动传递特性有较大影响,预压质量越大,加速度传递率越大,减振效果越差;减振垫的刚度对其振动传递特性有一定的影响,激振的加速度幅值对加速度传递率影响较小。     

HX_D3B型交流传动电力机车概述

HXD3B型机车是大连机车车辆有限公司自主开发的六轴大功率交流传动货运电力机车。机车额定功率为9600kW,最高运行速度为120km/h,电传动系统采用IGBT水冷变流机组。文章主要介绍了该型机车的主要特点、主要技术参数、设备布置、通风系统、电气系统、机械系统、制动及供风系统等。     

地铁车辆段大间距立柱式检查坑轨道受力特性研究

为明确车辆段库内扣件大间距立柱式检查坑轨道的受力特性,基于有限单元法,研究不同扣件间距对轨道受力变形的影响;通过ANSYS与LS_DYNA建立车辆-轨道耦合动力学模型,对实际列车动荷载下的轨道受力变形进行计算;建立扣件锚固螺栓精细化有限元模型,进一步分析螺栓的受力情况。结果表明：(1)在列车静荷载作用下,随着扣件间距增加,胶垫压缩量、扣件剪切力均呈现明显线性增大趋势,扣件上拔力先增大后减小,扣件间距取1.9 m时,胶垫压缩量超出规范要求值,故建议立柱式检查坑扣件间距不超过1.8 m;(2)扣件间距取设计值1.4 m时,在列车动荷载作用下,最大轮轨力为81.76 kN,相较于静轮载增加2.2%,扣件受力变形符合规定要求;(3)在抗拔力和剪切力作用下,螺栓和螺纹套管的受力均符合设计要求。