支座摩阻力对高速铁路大跨度悬索桥梁轨相互作用的影响

运用ANSYS软件，建立某高速铁路大跨径悬索桥桥梁-轨道-塔墩空间有限元分析模型，采用组合弹簧模拟滑动支座，通过计入滑动支座摩阻力前后悬索桥桥梁-轨道系统的纵向附加力对比分析，研究支座摩阻力对梁轨相互作用的影响。结果表明：滑动支座摩阻力对大跨度悬索桥的制动附加力、偏载下的挠曲附加力和断轨附加力的影响比较显著，对伸缩附加力和对称加载下的挠曲附加力的影响较小；当摩阻系数分别为0.03,0.05和0.1时，偏载下钢轨最大挠曲附加应力分别是不计摩阻力时的58.65%,54.67%和53.39%，对称加载下钢轨最大制动附加应力分别是不计摩阻力时的72.85%,71.87%和71.01%，偏载下钢轨最大制动附加应力分别是不计摩阻力时的42.28%,39.80%和37.67%；随着摩阻系数的增大，钢轨的制动附加应力、偏载下的挠曲附加应力和断轨后钢轨断缝宽度均呈不断减小趋势，而主塔和活动墩的墩顶水平力则呈不断增大趋势。     

饱和砂土地基应力扩散效应的离心模型试验研究

沉井基础在大跨度桥梁工程中的应用已越来越广泛。在沉井基础的沉降计算中,附加应力影响范围的确定一直是重点和难点,主要涉及应力扩散起始位置、扩散角大小和附加应力影响深度3个方面。针对目前现有理论及常用规范对确定附加应力影响范围的不适用性,开展沉井基础作用下饱和砂土应力扩散效应的研究具有十分重要的意义。通过离心模型试验开展4组不同埋置深度条件下沉井基础的静载荷试验,确定饱和砂土地基中附加应力的影响范围,试验结果可为工程设计提供依据。     

路堤荷载下复合地基下卧层附加应力分布研究

研究目的:传统计算下卧层附加应力的方法无法考虑土层分布及复合地基主要设计参数的影响,难以较准确估算下卧层附加应力。针对该问题,本文采用数值模拟,系统分析桩间距、桩体弹性模量、加固区与下卧层弹性模量比及桩长对复合地基下卧层附加应力的影响规律,并引入荷载传递系数,建立下卧层附加应力数值模拟解与Boussinesq解的拟合关系,从而准确估算下卧层附加应力。研究结论:(1)复合地基由于桩体的存在,下卧层附加应力呈明显的应力集中现象;(2)随着桩间距的减小或桩体弹性模量的增大,下卧层附加应力逐渐增大,应力集中现象增强;随着加固区与下卧层弹性模量比的增大,下卧层附加应力逐渐减小;随着桩长的增加,下卧层中附加应力的衰减显著变慢,上部荷载被传递至更深的地层中;(3)本文建立了下卧层附加应力数值模拟解与Boussinesq解的拟合关系,拟合效果良好;(4)该研究结论对工程人员估算下卧层附加应力具有参考价值。     

高速铁路桥上无缝线路附加力的研究

通过建立线路与桥梁共同作用力学模型，计算分析桥上无缝线路附加力，给出高速铁路桥上钢轨容许附加应力值。提出桥梁下部结构刚度应有合理下限，或应采取其它措施以使钢轨附加应力满足要求，并指出墩台顶承受的纵向力大于现行的规范取值。     

附加应力对轴箱弹簧强度影响的分析

针对轴箱弹簧断裂的故障现象，分析了附加应力产生的原因及对轴箱弹簧强度的影响，提出了改善措施。     

大悬臂钢脊骨梁扭转效应分析与试验研究

以长沙市洪山大桥塔梁墩固结节段模型试验为基础 ,应用有限元方法分析扭转对大悬臂钢脊骨梁应力的附加影响 ,并进一步研究了在横隔板间距、刚度变化的情况下 ,脊骨梁翘曲正应力及剪应力的变化规律 ,供设计时参考     

新建建筑上跨施工对浅埋大断面隧道结构的安全影响研究

浅埋大断面隧道上方新建建筑附加荷载通过围岩传递至隧道结构,会增大隧道衬砌内力,影响隧道运营安全。囿于边界条件、围岩性质、荷载分布等众多影响因素,附加荷载在浅埋大断面隧道围岩中的传递规律复杂,最终作用于衬砌结构的附加荷载难以确定,在此前提下,如何合理评估附加荷载对隧道结构的作用仍是工程实践中的重要课题。以某建筑扩建工程为背景,提出一种基于应力扩散原理并结合数值模拟用于分析新建建筑对下方浅埋大断面隧道结构影响的新方法。建立“地层—结构”模型从应力扩散角度研究地表建筑荷载作用下附加应力随深度的变化规律,得出应力扩散角范围;运用“荷载—结构”模型结合零阶优化算法研究附加应力扩散角与隧道二次衬砌安全系数、最大裂缝宽度之间的关系;综合分析评估得到在新建建筑荷载作用下浅埋大断面隧道结构的安全性能。工程实践结果表明：新建建筑施工期间下方隧道结构安全稳定,与评估结论一致,监控量测沉降值与计算结果吻合,隧道运营期间衬砌工作状态良好,无新增结构裂缝,符合设计预期。所提出的分析方法概念清晰,流程简洁,结果合理、可靠,对类似工程的设计、施工具有参考价值。     

复合地基下卧层附加应力实用计算方法研究

研究目的:目前复合地基下卧层附加应力计算方法主要有Boussinesq法、应力扩散法、等效实体法和当层法,这些方法均为近似计算方法,其适用性有待探讨。本文通过工程算例,重点分析这些方法计算结果受其主要计算参数的影响程度。研究结论:(1)应力扩散角和侧摩阻力对下卧层附加应力计算结果有明显影响,当应力扩散角或侧摩阻力取不同值时,下卧层附加应力可能出现集中或扩散现象;(2)加固区与下卧层的压缩模量比对当层法计算结果的影响亦非常明显,但采用当层法计算时,下卧层附加应力一般只出现扩散现象;(3)应力扩散法、等效实体法及当层法的计算结果受主要参数取值影响较大,建议工程中采用Boussinesq法计算下卧层附加应力;(4)该研究结论对工程人员选用下卧层附加应力计算方法具有参考价值。     

高铁长大桥上不同无砟轨道无缝线路受力研究

研究目的:为对比桥上铺设不同无砟轨道时对应无缝线路受力规律,本文基于有限元方法及梁轨相互作用原理,分别建立大跨度桥上纵连板式、单元板式及双块式无砟轨道有限元模型,分析实测温度工况及制挠力耦合作用下,不同无砟轨道对应的无缝线路受力规律及桥梁理论最大温度跨度,并比较制动墩墩顶刚度、扣件阻力等参数对无缝线路受力及最大温度跨度的影响。研究结论:(1)相同桥梁温度跨度下,双块式无砟轨道钢轨附加应力最大,纵连板式无砟轨道钢轨附加应力最小,且纵连板式无砟轨道钢轨附加应力远小于铺设单元板式或双块式无砟轨道时对应钢轨附加应力;(2)采用常阻力扣件时,当制动墩墩顶刚度由1 500 k N/cm增大到8 000 k N/cm时,单元板式无砟轨道最大温度跨度由93.3 m增大到105 m,双块式无砟轨道最大温度跨度由60 m增大到75.8 m,而纵连板式无砟轨道钢轨附加应力受墩顶刚度的影响很小;(3)纵连板式无砟轨道对应桥梁最大温度跨度需同时考虑钢轨附加应力及墩顶纵向位移限值;(4)扣件阻力大小对单元板式及双块式无砟轨道钢轨附加应力影响较大,采用小阻力扣件后,两者对应最大温度跨度分别增大约1.5、2.0倍,小阻力扣件可以有效的减小单元板式及双块式无砟轨道钢轨附加应力;(5)本研究成果可为不同无砟轨道应用及对应桥梁跨度设计提供参考。     

飞机荷载对下穿TBM隧道管片结构与地层附加应力影响研究

随着地铁隧道下穿机场跑道案例的增多,研究飞机荷载对TBM隧道掘进影响具有重大的意义。依托重庆轨道交通10号线T3航站楼-T2航站楼区间,运用FLAC3D软件研究分析飞机在不同位置下对TBM隧道管片位移与内力的影响,飞机荷载作用下围岩附加应力的变化情况。结果表明:飞机荷载虽然对管片内力与结构都有一定的影响,但其影响较小,管片安全;附加应力在同一深度下中间位置最大向周围逐渐减小,附加应力纵向上呈中间大两边小的趋势。     

隧道下穿施工对夹层岩柱围岩应力影响研究

为探明交叉隧道夹层岩柱围岩应力变化规律及其影响因素,开展重力条件下相似模型试验,采集新建隧道开挖期间夹层岩柱附加应力和既有隧道衬砌应变,并进行相应的数值计算。研究结果表明,新建隧道开挖完成后,交叉点处夹层岩柱中围岩应力急剧下降;受下部隧道开挖的影响,既有隧道轴向呈现"下凹"状态,由于应变监测断面两侧底部围岩应力相继释放,环向附加应变由非对称分布逐渐变为对称分布。夹层岩柱中围岩应力下降区域分布呈"漏斗"状,既有隧道的遮蔽效应使得交叉点处附加围岩应力小于其他部位;围岩条件较好时,既有隧道底部附加围岩应力较小,随着新建隧道开挖跨度和体积损失率的减小,地层中附加围岩应力也逐渐减小。     

桩径对Mindlin附加应力系数的影响分析

基于Mindlin理论关于点荷载附加应力系数的解析解答,研究不同土体泊松比、桩长条件下桩径对Mindlin附加应力系数的影响规律,确定不同偏差标准下必须考虑桩径影响的最小范围,并给出需考虑桩径影响最小范围的拟合公式。研究结果表明,土体泊松比Mindlin附加应力系数总体影响较小,统一采用0.35土体泊松比引起附加应力计算偏差一般不超过5%;Midlin附加应力计算中,必须考虑桩径影响的最小范围主要与桩径相关,且随桩长的增加而增大;分别采用1%和5%误差标准时,必须考虑桩径影响的最小范围分别为桩径的13.6倍和6.41倍。     

基于数值模型应力提取的并线高铁沉降计算

为研究复杂工况下的既有高铁沉降评估问题,避免数值模型参数难以确定以及理论分析相对简单的缺陷,采用数值仿真模型确定地基附加应力,应用分层总和法实现对既有并线高铁附加沉降的精准评价。研究中,具体分析影响数值仿真模型附加应力分布的多个因素,并基于数值仿真和Boussinesq理论对比,提出高铁路基数值仿真模型建立的一般准则。数值仿真分析中,可不考虑土体本构、模量、泊松比、层状地基等因素的影响,数值模型水平与深度边界应为1.5倍～2.0倍的路基底宽,地下水对附加应力分布影响较大,提取应力过程中统一不考虑地下水。工程验证中,以并行京沪高铁的某高铁站为分析对象,完成并线高铁的数值仿真分析和附加沉降评估,评估结果证明:应用基于数值仿真模型附加应力提取进行既有高铁附加沉降评估,在理论上和工程实践上均可行有效。     

不同打磨工艺条件下铝合金表面附加应力的研究

表面附加应力对X射线衍射法(XRD)残余应力测试结果精度有显著的影响.本文研究了不同磨削方式在高速列车用铝合金A5083P -O和A7N01S - T5表面产生附加应力的分布规律.试验结果表明:铝合金材料表面附加应力的大小、深度及其沿深度方向的分布与材料的型号和磨削条件有很大的关系.     

海东线全风化花岗岩路基离心模型试验研究

离心模型试验是研究以重力为主要影响因素的土工建筑物性状的一种较好方法，由于不同地区的花岗岩全风化层性质不同，开展海东线花岗岩全风化层路基离心模型试验，掌握花岗岩全风化层路基沉降特性、路基基底应力分布及地基附加应力衰减规律，对修建客运专线具有重要意义。离心模型试验研究结果表明：海东线花岗岩全风化层路基施工及填筑期可完成总...     

原状、挤密黄土地基的有限元法计算及分析

通过对原状、挤密黄土地基的有限元法计算及分析,探讨了原状黄土地基的变形、强度特征以及挤密对它的影响,得出由于灰土挤密层变形模量增大,使强度增大,变形减小;挤密地基的应力分布范围比原状土地基大,使下卧层的原状土附加应力减小,受力条件得以改善.     

既有铁路外侧堆土对路基沉降影响的估算

对于运营期间的高速铁路,在其路基外侧堆土等新增荷载也可能在路基处产生一定的附加应力,使路基产生沉降变形,进而引起轨道平顺性变差。通过对CFG桩复合地基中附加应力的分布特征和路基外侧新增荷载在荷载外部产生的附加应力分布特征的分析,提出外侧堆土对路基沉降的影响机理和沉降变形估算方法。     

长短桩复合地基应力与沉降分析

利用三维有限元对长短桩复合地基进行对比分析,给出全长桩、全短桩、长短桩、无垫层、天然地基5种方案下的桩身应力与土体附加应力分布,并探讨垫层模量和厚度对承台沉降的影响和对应力的调节作用。研究结果表明:复合地基能有效减少天然地基沉降和改善浅层土的应力状态,复合地基中桩身应力与土体附加应力按刚度分配,桩侧土应力与桩身应力表现出互补的特性。而垫层使桩与桩、桩与土之间应力分配趋于合理,垫层模量对承台沉降影响显著;随着垫层模量增加,长桩桩顶应力增加,短桩桩顶应力和桩身应力及土体表面应力降低;随着垫层厚度的增加,变化趋势则相反。     

高速铁路强夯地基沉降的离心模型试验研究

为准确掌握中等压缩性土地基在路堤荷载下的沉降变形规律,应用TLJ-2型土工离心试验机模拟强夯加固地基,研究高速铁路中等压缩性土地基的附加应力和分层沉降特征。通过与现场填筑试验对比,分析离心模型试验预测原型地基分层沉降的精度,提出沉降修正系数取值范围,为今后中等压缩性土地基加固技术优化提供借鉴。结果表明:路基基底中心应力比路肩下大,符合柔性基底应力分布形式;附加应力随地基深度增加而减小,强夯影响深度内附加应力衰减较快,而影响范围以下衰减减缓;铺轨运营550d后,地基工后沉降逐渐趋于稳定,工后沉降值远小于施工阶段地基的总沉降;离心模型试验预测地基单位分层压缩量的精度较高,而对于不同施工阶段离心模型试验预测地基沉降的精度存在差异,沉降修正系数的引入能够较为真实地反映现场地基沉降特性。     

轮轨高频瞬态冲击下钢轨螺栓孔棱边受力分析

为研究螺栓孔在轮轨接触应力场作用下的棱边应力分布规律及受力特性，建立带有螺栓孔的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，研究列车牵引、制动及钢轨擦伤所致高频激励下车轮动载对螺栓孔棱边应力峰值及分布规律的影响。结果表明：擦伤位置是影响螺栓孔棱边受力特性及应力分布规律的关键因素；轨面擦伤可激发高频附加动力冲击作用，螺栓孔斜向棱边Mises应力峰值随运营速度的提升而显著增加，轨面擦伤使斜向棱边方向螺栓孔应力集中效应显著加剧；列车牵引状态加剧了螺栓孔45°、225°方向棱边应力集中效应，而制动状态加剧了螺栓孔135°和315°方向棱边应力集中效应。