隧底与围岩接触面积对接触压力影响的有限元分析

隧底脱空将影响隧底围岩与仰拱之间的接触压力大小与分布，而列车轴重的增加将放大这种影响。为获得重载条件下隧底结构与围岩之间的接触压力受接触面积影响的因素与作用规律，运用数值模拟对隧底不同接触面积下的接触压力进行计算分析。结果表明:围岩级别、隧底和围岩接触面积的大小对隧底接触压力影响显著。表现为:围岩级别越高、列车轴重越大，隧底脱空对接触压力的影响越显著；接触压力与脱空率之间呈近似线性相关；在脱空率相同时，脱空位置离拱底越近，接触压力越大，其最大、最小值分别出现在拱底以及仰拱与拱脚连接处。     

不同土质围岩条件下隧底围岩脱空规律与结构受力特征研究

针对铁路隧道隧底围岩脱空病害问题,采用室内试验与数值模拟方法,探明不同土质围岩类型、隧底结构形式条件下隧底围 岩脱空演变规律,给出不同土质围岩类型条件下隧底围岩脱空类型;进而,明确不同脱空类型条件下隧底结构受力特征。研究结果 表明: 1)在相同隧底围岩类型条件下,底板结构形式比仰拱结构形式更易发生围岩脱空现象;相同隧底结构条件下,黏性土、卵石 土、砂质土3 种隧底围岩的脱空程度依次降低。2)隧底围岩脱空类型主要与围岩类型有关;卵石土、黏性土和砂质土围岩最终脱空 类型依次为多处小范围局部脱空、整体性脱空、隧底中心区域大范围脱空。3)在相同围岩脱空类型条件下,底板结构受力特征变化 比仰拱结构更为剧烈,应力集中现象更为明显,更易引发隧底结构损坏。4)随着脱空范围增大,隧底结构弯矩变化量、轴力减小量 均呈增大趋势,轴力分布逐渐呈“中间大,两端小”的不均匀分布形态。     

适用于轴重35t的单线重载铁路32m简支T梁设计

目前我国铁路发展方向为重载和高速。结合非洲某国的铁路重载铁路工程,提出了轴重35 t列车活载,设计采用了预制后张法预应力混凝土T形梁。轴重35 t的活载对桥梁结构的承载力提出了更高的要求,设计中综合考虑结构承载力和梁体运输等各方面要求,计算分析和研究了包括桥面布置形式、梁体结构尺寸、预应力筋布置形式及张拉力的确定等各方面,提出了适用于轴重35 t的简支T形梁设计方案,对未来的重载铁路系列化设计提供了一些经验。     

隧道洞口的隧包桥方案优化研究

隧道避让桥梁导致高边坡时,容易诱发地质病害,并对后期运营安全带来不利影响。基于此,采用理论分析与数值计算等手段,对尖扎隧道出口端进行"桥梁伸入隧道"的方案进行了研究。研究结果表明:与常规的加宽隧道衬砌断面相比,桥梁采用与隧道衬砌断面一致的变窄断面,可减小开挖跨度与面积,有效地降低结构安全风险,在安全性与经济性方面均具有较为明显的优势。     

基于综合稳定碎石土底基层沥青路面结构疲劳寿命分析

针对辽宁省部分地区砂石短缺的现状,通过在当地的天然碎石土中掺入碎石,设计了悬浮密实结构和骨架密实结构两种级配,选用水泥稳定和水泥土壤固化剂综合稳定两种稳定类型,并以7 d无侧限抗压强度为评价指标,综合经济性与可行性,优选3组可行方案,进而确定3组方案的最佳水泥剂量。基于辽宁地区公路典型沥青路面结构,结合路面结构的验算方法,利用Bisar软件对相关力学响应量进行计算,并拟合出各结构层疲劳开裂寿命与底基层厚度的关系。经计算分析得出:各结构层的疲劳开裂寿命随着底基层模量、厚度的增大而增大,而且与底基层厚度表现出较好的指数增长关系或线性相关关系;并通过疲劳寿命分析确定综合稳定碎石土可作为二级及二级以下公路中交通底基层和三级及三级以下重交通的基层。     

重载及脱空耦合状态下混凝土路面疲劳寿命分析

重载及板底脱空是引起水泥混凝土路面早期破坏最主要的2个因素,采用三维有限元方法对水泥混凝土路面在重载及板底脱空耦合状态下的应力及疲劳寿命进行了分析,结果表明,在温度、重载及脱空等几种不利因素的共同影响下,路面板受力状况急剧恶化,路面的使用寿命大大缩短,有时甚至可能产生极限破坏.     

重载铁路隧道设计技术探讨

为解决重载运输条件下铁路隧道设计难题,通过大秦线铁路隧道病害的调查资料,对重载运输诱发的隧道病害及其原因进行总结分析。依托山西中南部铁路通道隧道设计经验,提出重载铁路：〖JP〗 1）软弱破碎围岩大于1000m或软岩高地应力段长大于500m的隧道、4km以上突水突泥风险等级较高的岩溶隧道优选采用2个单线隧道方案; 2）单线隧道仰拱矢跨比取1/6.5、双线取1/10.5,可以满足30t列车轴质量要求; 3)隧道内坡度不应小于3‰、富水地层不小于5‰,提出防排水措施实现运营可维护; 4)计算确定了轨下结构设计参数; 5)对隧道内轨道结构过渡、轨下及隧底结构过渡段采取了设计措施; 6)提出了隧道基底普查及承载要求。     

重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道结构优化研究

为解决现有弹性支承块式无砟轨道动态轨距变化量大、轨道几何形位的保持能力相对较弱的问题，提出一种斜坡型弹性支承块式无砟轨道。采用静力计算方法，通过分析钢轨和支承块变形、支承块相对支承块槽的位移以及支承块和道床板的受力状态，研究弹性支承块短侧面的合理坡度； 基于模拟落轴试验，研究斜坡型弹性支承块式无砟轨道部件刚度匹配问题。研究表明： 斜坡型弹性支承块对于控制轨道结构变形，改善支承块、橡胶套靴及道床板等轨道结构受力状态更加有利。建议在30 t轴重条件下，弹性支承块短侧面坡度取1∶5~1∶6，套靴刚度取200 kN/mm左右，块下垫板刚度取80 kN/mm左右较为合理。     

基于沥青路面结构层疲劳寿命的路面结构层模量组合研究

考虑路面各结构层不同的模量组合,建立不同路面结构的有限元模型,分析基层模量和底基层模量对于沥青面层层底拉应力和底基层层底拉应力的影响规律,并通过沥青路面抗疲劳开裂的经验公式,预测不同路面结构组合的沥青路面疲劳寿命,分别对沥青面层和基层合理的模量组合,以及底基层和路基模量匹配进行研究.结果表明:当面层与基层模量比值(E面层/E基层)小于1.8时,沥青面层疲劳寿命随E面层/E基层的增加迅速降低,E面层/E基层大于1.8时,面层疲劳寿命随E面层/E基层的增加缓慢降低,疲劳寿命预测值降为2.3万～160万轴次;底基层模量和路基模量比值(E底基/E路基)较低时,底基层疲劳寿命随E底基/E路基的增加迅速降低,E底基/E路基大于20∶1时,底基层疲劳寿命缓慢降低,疲劳寿命的预测值已经降低到200万标准轴载作用次数以下;通过考虑E面层/E基层和E底基/E路基的路面疲劳寿命等值线图,可以确定路面设计疲劳寿命对应的E面层/E基层和E底层基基/E路基的合理取值.     

基于断裂力学方法的冷再生基层材料疲劳寿命研究

利用断裂力学方法对冷再生基层材料的疲劳裂纹扩展进行分析,选择合适的断裂力学公式及参数,进而推导出疲劳寿命预估方程,分析方程中参数的取值并给出算例.通过算例得到的结果对影响疲劳寿命的因素进行分析,并与通过试验得到的数据进行对比.结果表明,用断裂力学方法预测含裂缝冷再生基层材料的疲劳寿命更合理.     

基于有限元法的轿车车身结构及焊点疲劳寿命分析

以某型轿车车身为例,建立车身的有限元模型,在对车身进行了单位激励下的冲击响应分析并得到应力应变分布结果的基础上,利用M iner损伤累积准则,在MSC.Fatigue软件中对车身的疲劳寿命进行仿真分析,估算出该型车在D级路面上行驶时的结构及焊点疲劳寿命,分析结果显示出的危险部位与实车实验基本一致。     

重载列车作用下隧道衬砌结构动力响应分析

以山西中南部铁路通道某既有隧道为背景，结合现场实测数据进行荷载分析，得到列车激振力函数表达式，并求得80 km/h时30 t轴重列车荷载轮轨激振力时程曲线；运用快速拉格朗日差分软件FLAC3D，建立了重载列车荷载作用下隧道三维地层-结构计算模型，得出了隧道衬砌的动力响应分布，并分析了重载列车作用下，隧道结构的薄弱部位及会车对结构产生的影响。     

基于中条山隧道的台阶法几何参数优化分析

为提高台阶法在软岩条件下施工时的安全性,充分发挥其施工高效的固有优势,以中条山隧道为工程依托对该法施工时几何参数的选取进行优化分析。分析采取数值模拟结合现场监测数据的方法,以初期支护结构安全性、掌子面稳定性以及施工便利性作为优化选择的依据。根据研究成果可知:在软岩条件下隧道采用台阶法施工时,上台阶长度控制在4~5 m时隧道初期支护结构受力合理,施工机械操作便利;上台阶高度取值为0.6H(H为隧道高度)时能较好地兼顾隧道的施工效率以及掌子面的稳定性,但是在围岩条件较差如Ⅴ级围岩掌子面出水或浅埋情况下,其取值应适当提高但也不宜超过0.7H。     

70MPa车载氢系统框架随机振动与疲劳寿命分析

近年来,燃料电池汽车由于零排放零污染逐渐走入大众视野,而氢系统则是燃料电池汽车的重要组成部分,氢系统的经济性与安全性是制约燃料电池汽车发展的关键因素,所以对氢系统结构疲劳寿命分析与优化格外重要。本文通过对某车型项目70MPa氢系统框架进行基于功率谱密度的随机振动分析,发现其结构强度薄弱部分,进而对结构进行优化。振动分析完成后通过疲劳分析,对优化后的结构做最终校验并评估疲劳寿命。本文总结出一种适用于70MPa氢系统框架的随机振动疲劳分析方法,对氢系统结构设计开发具有指导意义。     

某轻卡驱动桥壳疲劳寿命分析及结构优化

汽车驱动桥是汽车的主要传力件和承载件,与从动桥共同支承车架及其上的各种重量。并承受由车轮传来的路面反作用力和力矩。驱动桥壳又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳,因而驱动桥壳应具有足够强度和刚度。这要求后桥在强度、刚度、韧性上有较高水平,因此对桥壳的疲劳寿命要求颇为严格,利用计算机辅助工程(CAE),可以对汽车关键零部件进行寿命预测,可大大缩短开发周期,又能节省大量试验费用。本文建立驱动桥壳有限元模     

基于断裂力学的铆接钢桥疲劳寿命研究

在役钢桥的疲劳问题日益突出,传统疲劳分析方法的准确性依赖于桥梁受载历史,交通量不断变化使得受载历史不易获取,而断裂力学分析方法则可以避开这一难题。基于断裂力学原理,研究铆接钢桥的疲劳寿命,并将断裂力学分析方法应用于重庆某铆接钢桥疲劳寿命的计算。     

模数式桥梁伸缩缝疲劳寿命分析与结构优化

为提高伸缩缝结构的强度和疲劳寿命,提出了一种考虑移动车轮荷载的伸缩缝结构动力响应计算方法,该方法同时考虑了车轮的竖向与水平冲击荷载,这些冲击荷载作用在内力影响线分析得到的最不利作用点上.在动力分析基础上,采用包含有效缺口应力、雨流计数和线性累计损伤理论的结构疲劳寿命分析方法,评估了模数式伸缩缝的疲劳寿命.针对伸缩缝结构...     

基于参数化的铁路隧道辅助设计系统开发

分析目前我国铁路隧道CAD技术现状,提出了开发以参数化技术为核心的铁路隧道CAD系统的必要性,重点介绍如何在铁路隧道中实现参数化设计。