橡胶套靴垫板动态参数对重载车辆-弹性支承块轨道系统能量分布的影响分析

以重载线路上的弹性支承块式无砟轨道为例,运用哈密尔顿原理与车辆-轨道耦合动力学,计算并对比分析不同橡胶套靴垫板动态参数情况下车辆与轨道各部位的能量大小及其分布特征。研究发现,在车辆系统中,随着套靴垫板刚度的增大,车体动能、转向架动能及轮对动能先减小后增大;当套靴垫板阻尼增大时,对车体动能的影响很小,但会显著降低转向架与轮对的动能。在轨道系统内,随着套靴垫板刚度的增大,钢轨动能和应变能先减小后增大,扣件势能单调增大,支承块动能单调减小;当套靴垫板阻尼增大时,对扣件势能影响很小,但会显著降低钢轨动能、应变能及支承块动能。     

弹性支承块橡胶套靴与块下胶垫的优化设计

针对弹性支承块枕下胶垫及套靴存在的松动、失效等问题,基于有限元动力分析模型研究块下合理刚度的取值范围,并提出将套靴与决下胶垫合二为一的新型一体化橡胶套靴的设计方案;基于有限元静力分析方法,从理论角度确定新型一体化橡胶套靴的结构参数;通过试样试制、性能测试等方法验证其经济性、可靠性与适用性。     

焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊(FSW)设备对厚度为6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验。采用不同热处理工艺(固溶温度、时效时间)对接头进行热处理,并对不同热处理工艺下的接头进行微观组织观察和显微硬度测试。研究结果表明:7075铝合金FSW接头由焊核区(WNZ)、热机影响区(TMAZ)及热影响区(HAZ)组成,WNZ为细小均匀的等轴晶组织;热处理后接头WNZ部分晶粒发生粗化;随着固溶温度的升高,晶粒粗化程度增大;随着时效时间的延长,WNZ晶粒粗化程度变化不明显;FSW接头显微硬度分布呈"W"型,热处理后接头显微硬度均有不同程度的升高,随着时效时间的延长,接头的显微硬度先增大后减小;固溶温度490℃、时效温度120℃、时效时间24 h是厚度为6 mm的7075铝合金FSW接头的最佳热处理工艺参数。     

靴轨系统静态电接触研究

针对集电靴滑板在列车停车时的发热问题,基于电接触和热传导理论,建立了列车停车时靴轨静态电接触模型,对靴轨接触电阻和集电靴滑板的发热进行计算,并通过设计集电靴滑板温度试验对理论计算结果进行了验证。结果表明,增大靴轨系统的静态接触力并使其均匀受力,可以减小靴轨接触电阻和滑板的发热。     

再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土收缩性能的影响

采用再生粗骨料取代天然粗骨料(取代率z=0,50%,100%),研究再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土收缩性能的影响。结果显示:简单破碎再生粗骨料混凝土的收缩率随着z的增大而增大,与普通混凝土相比,60 d收缩率增大14.8%~55.8%,即收缩性能劣于普通混凝土;一次颗粒整形再生粗骨料混凝土的收缩率随着z的增大变化很小,其收缩性能与普通混凝土接近;二次颗粒整形再生粗骨料混凝土的收缩率随着z的增大而减小,与普通混凝土相比,60 d收缩率减小了2.8%~14.6%,即收缩性能优于普通混凝土。     

共析轨钢机械性能和显微组织的关系

对共析轧钢作了力学性能试验,并利用透射电镜观察了轨钢的显微组织。试验结果表明,屈服强度与显微组织参数有关;断裂韧性随断面收缩率的增大而提高;而断面收缩率随珠光体片间距的减小而增大。对含钒的轨钢,VC的沉淀强化使轨钢的强度增加而韧性降低。Cr—V轨钢的韧性与基体组织中的碳化物沉淀有关。这些沉淀物与基体有某种共格关系,随着沉淀物长大并脱离共格关系,可使Cr-V轨钢的韧性有显著提高。     

改进弹性支承块式无砟轨道力学性能研究

受列车振动与温差、风雨洗刷作用,弹性支承块式无砟轨道出现橡胶套靴老化离缝、轨枕破损及翻浆冒泥等病害。为加强结构界面黏结整体稳定性并降低破损劣化,提出采用“双层非线性减振扣件+预制短轨枕”进行弹性短轨枕结构原位换铺的道床改造方案,将道床减振改造为扣件减振并简述了轨道结构整治施工工艺。在此基础上,进行换铺前后轨道结构振动力学性能研究与受力特性分析,结合运营实际总结了整治效果。研究结果表明：采用预制短轨枕方案进行原位换铺的施工工艺为拆除破损弹性短轨枕、道床坑凿毛、安装新预制短轨枕及减振扣件、钻孔植筋、除尘灌浆等序列工序,可保证铺设精度,加快施工进度;采用具有枕下橡胶垫层的弹性短轨枕轨道结构其减振性能更为优良,但枕下弹性橡胶垫层易老化失效,应重点维护橡胶套靴与道床坑结合面黏结密封性,避免短轨枕-橡胶套靴-混凝土道床之间剥离而造成结构松动;改造后采用双层非线性减振扣件的轨道各结构垂向位移均有所减小,轨道结构线路形位更为优良,但道床板结构的垂向加速度增幅86.9%;改造后的轨道结构采用扣件减振整治方案可实施性强,轨道主要结构形位保持能力强,可有效解决弹性短轨枕轨道的相关病害问题。     

高阻尼橡胶支座剪切性能压力相关性试验研究

研究目的:在实际地震中由于水平倾覆力矩和竖向地震作用的影响,基础隔震结构中橡胶支座承受的竖向压力将会产生较大变化,而橡胶支座竖向压力的变化将会对支座的剪切性能产生一定影响,因而有必要对支座剪切性能的压力相关性进行研究。本文采用低周反复循环加载试验方法对高阻尼橡胶支座进行压剪试验,研究压应力和剪应变对支座剪切性能的影响,从而建立高阻尼橡胶支座剪切性能的压力相关性经验公式。研究结论:(1)随着压应力和剪应变的增大,支座的滞回曲线越来越饱满,支座的耗能能力增大,并出现了明显的刚度硬化现象;(2)支座的屈服力和等效阻尼比随着压应力的增大而增大,随着剪应变的增大,压应力对屈服力的影响逐渐增大,压应力对等效阻尼比的影响有所减小;(3)支座的屈服后刚度随着压应力的增大而减小,随着剪应变的增大,压应力对屈服后刚度的影响逐渐减小;(4)当剪应变较大时,水平等效刚度随着压应力的增大而增大;(5)根据试验结果给出了支座剪切性能的压力相关性经验公式,可供高阻尼橡胶支座基础隔震结构设计人员参考和使用。     

饱和黏土固结特性的试验研究

对某基坑黏性土进行不同压力等级下的标准固结试验,研究各压力等级下土的压缩固结特性,结果表明,土的压缩系数随压力的增大而减小,压缩模量随压力的增大而增大;根据理论推算的压缩系数计算方法能够较好地反映土的主固结特性,可以在实际工程中推广加以应用;随着压力p的增大,土的固结系数先减小后增大,最终趋于一个稳定值。     

青藏铁路桥梁压浆材料冻胀变形试验研究

针对青藏铁路气候的特点,运用试验和灰色关联分析方法,研究水灰比、养护温度和养护时间对桥梁压浆材料早期冻胀变形的影响规律及影响程度。试验研究表明:不同水灰比、不同养护温度的压浆材料在养护期间受冻后的体积变化均存在1个由膨胀变为收缩的转折点,压浆材料在转折点所对应的养护时间之前受冻,其总体积变化为冻胀变形,而在转折点所对应的养护时间之后受冻,其总体积变化为收缩变形,且随水灰比的增大和养护温度的降低,压浆材料不发生冻胀变形所需的养护时间将延长;在同一养护温度下,养护时间越长,压浆材料受冻后的体积膨胀越小。灰色关联分析结果表明,水灰比对压浆材料的早期冻胀影响最大,养护温度影响次之,养护时间影响最小。因此,适当降低水灰比和提高养护温度,可避免因压浆材料冻胀变形而导致青藏铁路桥梁预应力梁混凝土顺筋裂缝。     

铁路新型整体刚性面板加筋土挡墙现场试验研究

以成昆铁路新型整体刚性面板加筋土挡墙为工程依托,通过现场原型试验,研究挡墙基底垂直应力、返包体背部水平和垂直土压力、不同层位土工格栅应变、墙体压缩量及墙面水平位移的变化规律。结果表明:基底垂直应力沿筋长呈双峰分布,靠近返包体处基底垂直应力随时间而减小,其余部位随时间而增大;返包体背部水平土压力、垂直土压力沿墙高方向呈非线性分布;格栅应变随时间呈双峰变化,且从墙体底层至顶层,变化速率逐渐增大;面板完成后,墙体压缩量增长速率明显减小,路中墙体压缩量大于路肩墙体压缩量;墙面总体水平位移小于1 mm;挡墙的抗震性能良好,发生5.1级和3.3级2次地震后,基底垂直应力最大增大4.9%,返包体背部水平土压力减小3.6%～20.0%,垂直土压力减小2.0%～7.9%,格栅应变、墙体压缩量和墙面水平位移均略有增大。     

TBM施工隧道仰拱预制块的受力分析

运用计算软件ANSYS,采用围岩—结构模式,对TBM施工隧道仰拱预制块进行模拟动态施工的受力计算研究。计算结果表明,围岩初始应力场对仰拱受力有明显影响,随着竖向压力的增大,仰拱中心的内、外侧应力均增大;随着水平压力的增大,仰拱中心内侧应力减小、外侧应力基本不变;减小复合衬砌结构中初期支护厚度以及变刚性接头为柔性接头均会改善仰拱受力。试验数据对受力计算结果的验证表明,计算所得仰拱内力分布及变化趋势与试验结果一致。     

半无限平面双孔平行隧道渗流场解析研究

以镜像法和渗流力学理论为基础,推导了半无限平面双孔近距平行隧道稳定渗流场的解析解,并与数值解进行了对比验证。对2个平行隧道间距,注浆圈和初期支护的渗透系数、厚度等参数对隧道涌水量和初期支护后水压力的影响进行了分析。研究结果表明:随着2个隧道水平间距的增大,隧道的涌水量和衬砌后水压力逐渐增大;当隧道中心水平间距大于隧道半径的20倍时,水平间距的影响几乎可以忽略不计;随着其中一个隧道埋深的逐渐增大,该隧道涌水量和初期支护后水压力逐渐减小,而邻近隧道涌水量和初期支护后水压力先减小后增大;随着隧道注浆圈渗透系数的减小和注浆圈厚度的增大,隧道涌水量和初期支护后水压力均逐渐减小;随着隧道初期支护渗透系数的减小和初期支护厚度的增大,隧道涌水量逐渐减小,初期支护后水压力却逐渐增大。     

拌和水用量对CRTSⅢ型先张法轨道板用封锚砂浆性能的影响

干粉料与乳胶质量比固定的情况下,外加不同用量的拌和水制成封锚砂浆,并对其可施工性能、力学性能、表观密度、吸水率、收缩率、抗渗性能等进行测试。结果表明:拌和用水量的增加使封锚砂浆可施工时间延长,但硬化后砂浆表观密度减小,吸水率变大,过量的拌和水使封锚效果变差;拌和水用量的增加使封锚砂浆收缩率增大,抗氯离子渗透性能变差,导致封锚砂浆的耐久性能逐渐降低。施工过程中必须严格控制拌和水用量,确保封锚砂浆的性能和施工效果。     

粉细砂土填筑压实技术试验研究

通过室内及现场试验,对粉细砂土物理力学性质和压实工艺进行研究,结果表明:粉细砂土颗粒均匀集中,通过增加单位击实功的方法不能有效提高粉细砂土的最大干密度;粉细砂土对较高含水率具有很强的敏感性,且最优含水率右侧强于左侧;粉细砂土压缩至稳定所用时间很短,碾压过程较为省时;依靠增大碾压压力来提高粉细砂土压实度的方法不可行;粉细砂土的抗剪强度峰值随法向压力增大而提高;总结了粉细砂土有约束碾压的技术参数。     

京沪高速铁路阳澄湖段软土的蠕变特性和次固结特性试验研究

基于京沪高速铁路阳澄湖地区原状软土的一维固结试验,探讨该地区软土非线性蠕变变形特性。研究先期固结压力、应力水平、加荷比、加载时间以及超载预压对次固结系数Ca值的影响,得到该地区软土Ca与Cc值之间的关系。试验结果表明:该地区软土在相同的应力水平条件下,加荷比大的土样蠕变变形更小,增大加荷比可以减小次固结系数;经预压处理后,土样的次固结系数Cα与预压力p和预压时间密切相关,超载预压可以减小软土的次固结系数,进而能够有效减少工后次沉降;加载的时间间隔对次固结系数有较大影响,加载时间间隔越长,次固结系数越小,主固结和次固结的区分越不明显;次固结系数与先期固结压力无明显相关,Ca和固结压力p可用双曲线拟合;试样的次固结系数Ca与压缩指数Cc之间呈现良好的线性关系,Ca/Cc值的范围在0.018～0.035之间。     

地震荷载下高含冰量冻土的动力特性试验研究

地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围压(0.3,0.5,1,2 MPa)下高含冰量冻土的动应力应变关系和动弹性模量。试验结果显示,不同条件下冻土的动应力应变关系呈Hardin-Drnevich双曲线模型,并且不同温度、不同围压和不同含水量对模型参数都有着影响。动弹性模量随温度升高而减小,温度每升高1℃,弹性模量就下降12～15 MPa。围压对动弹性模量的影响有强化作用和弱化作用,-6℃时动弹性模量随围压增大而增大,-1℃时大应变情况下动弹性模量随围压增大而减小。对于高含冰量冻土,动弹性模量随含水量的增大先减小后增大。     

矿渣细度及掺量对水泥净浆及胶砂性能影响

通过试验研究,探讨了超细矿渣的细度和掺量对水泥净浆的流动性、凝结时间、抗压强度、化学结合水量以及对胶砂流动性和抗压强度的影响．试验结果表明：随超细矿渣掺量的提高,水泥净浆和胶砂的流动度均增大,且在试验所采用的掺量条件下,细度较小的超细矿渣对水泥净浆及胶砂流动性的改善效果更好;超细矿渣掺量较低时,掺超细矿渣水泥浆体的初凝时间和终凝时间均缩短,超细矿渣掺量较大时,随超细矿渣掺量的增大,水泥浆体的初凝时间和终凝时间延长,且超细矿渣的细度对试验结果影响不明显;随超细矿渣掺量的增大,水泥浆体和胶砂的3d抗压强度变化较小,28d抗压强度提鬲;超细矿渣细度较大时,适宜掺量的超细矿渣可以提高水泥浆体和胶砂的早期抗压强度;超细矿渣对硬化水泥浆体的化学结合水量的影响与对抗压强度的影响规律基本一致。     

剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究

通过三轴试验和直剪试验,研究了剪切速率对于饱和黏土三轴不排水抗剪强度与固结快剪强度的影响.对于固结不排水三轴试验结果分析表明,随着剪切速率的增加,三轴固结不排水强度和内摩擦角不断增大;随着剪切速率的增加,固结直剪强度和内摩擦角不断减小;固结压力较小时,剪切初期速率对于应力应变关系的影响较小;固结压力较大时,速率的影响更显著.     

蒙脱石含量对粉质黏土填料压实和强度的影响

鉴于黏土矿物中蒙脱石的亲水性最强,开展了蒙脱石含量对粉质黏土压实及直剪强度特性影响的试验,运用凸面接触微观模型分析了蒙脱石对抗剪强度的影响机理,采用偏相关分析方法分析了影响粉质黏土抗剪强度因素的主次关系。结果表明:随着蒙脱石含量提高,粉质黏土的最大干密度呈加速减小的非线性变化趋势,最优含水率呈加速增大的非线性变化趋势;粉质黏土抗剪强度与蒙脱石含量呈负相关性,并随垂直压力增加趋于明显;饱和含水率条件下,粉质黏土摩擦角随蒙脱石含量增大呈线性减小趋势,黏聚力随蒙脱石含量增大呈线性增大趋势;影响粉质黏土抗剪强度的主导因素依次为垂直压力、含水率、蒙脱石含量、压实系数。