四面体单元下预应力等效荷载计算

预应力混凝土结构在桥梁设计中有着广泛的应用,预应力作用转换为等效荷载的方式在桥梁结构分析中应用越来越广。现今预应力等效荷载的方式主要应用于梁单元,很少应用于体单元,这使精确性受到限制。使用体单元对混凝土桥梁进行体系受力分析计算时,预应力等代荷载计算具有一定的特殊性。针对四面体单元提出一种数值计算方法,推导出四面体单元下预应力等效荷载公式,能直接求解四面体单元下预应力钢束的等效荷载。并以某连续刚构桥为实例,检验提出的四面体单元下预应力等效荷载计算的正确性。     

车轮踏面缺陷引起的轮轨动态响应综述

从滚动接触理论、试验与数值模拟三方面概述了轮轨关系研究现状,强调了轮轨滚动接触行为中轮轨材料动态力学性能的影响;总结了轮轨材料静动态力学性能与本构关系的相关成果;介绍了由车轮扁疤、踏面剥离/剥落、车轮多边形等典型踏面缺陷引起的轮轨动态响应研究,分析了车轮踏面缺陷对轮轨滚动接触行为和列车系统动力学性能的影响,以及车轮踏面缺陷的形成原因、影响规律与演变机理,重点关注了轮轨动态效应对高速轮轨滚动接触行为的影响;概括了车轮踏面缺陷的检测技术与减缓和防治措施。研究结果表明：车轮踏面缺陷致使轮轨冲击力显著增大,导致轮轨部件损伤和车体异常振动,严重影响车辆-轨道系统部件的使用寿命和列车动力学性能,甚至威胁列车运行安全;车轮踏面缺陷的成因与机理仍需进一步探究,车辆异常制动、轮轨低黏着状态均会导致车轮扁疤的产生,轮轨材料特性、轮轨间接触载荷、轮对共振、列车制动系统性能与线路运行条件/环境等均是导致车轮踏面发生剥离的主要影响因素,轮轴共振、轮轨摩擦振动、车轮制造镟修工艺等均与车轮多边形的形成有密切联系;改善轮轨材料的性能,控制轨道系统的支撑刚度/阻尼及轮轨间摩擦因数等均是抑制车轮踏面缺陷产生的有效途径。     

非对称斜拉桥成桥平衡状态参数设计计算

非对称斜拉桥常见于跨越大型通航孔和地形受限处, 为保证整体平衡的要求, 需要对边跨作出特殊的设计, 文章建立 15 个变参数斜拉桥空间有限元模型, 通过变化边跨设计, 并采用统一的索力优化方法使斜拉桥满足成桥状态塔直梁平的要求。 对成桥状态各模型的主梁弯矩、 主塔弯矩、 拉索索力等结构进行分析。 结果显示, 在非对称较强的斜拉桥下, 增加边跨的单位压重, 对结构整体平衡状态最为有利。 在桥梁方案阶段, 对非对称斜拉桥结构形式作出总体规划, 对后期实施有较强的指导作用。     

地铁列车车轮踏面磨耗规律探讨

为了研究地铁车辆踏面磨耗的变化规律,持续跟踪测试了某线路地铁列车车轮踏面磨耗数据,并统计分析了运用工况下车轮踏面磨耗的数据特征.与CN60KG钢轨匹配,对比分析了踏面磨耗对诸如等效锥度和接触点等轮轨匹配参数的影响趋势.轮轨匹配特性分析表明:踏面磨耗将造成等效锥度增大.特别是右侧车轮踏面磨耗偏大,且呈现了轻微的轮对偏磨现象.根据地铁线路条件,有必要考虑地铁列车转调运用以合理延长镟轮修程.     

高速列车轮轨参数对车轮踏面磨耗的影响

建立了高速列车多体动力学仿真模型和车轮踏面磨耗计算模型, 通过动力学模拟计算了轮轨接触关系和接触力, 用FASTSIM重新计算轮轨接触斑内的滑动速度、轮轨切向力和摩擦功率的分布, 采用基于摩擦功的轮轨磨耗模型计算了车轮滚过一圈时踏面上一个接触斑的磨耗质量, 再通过累积得到运行一定距离后的踏面磨耗深度。采用数值仿真方法研究了不同车轮踏面外形、轮对内侧距、轨底坡和车速对踏面磨耗深度和磨耗分布的影响。计算结果表明: LMA和S1002踏面的磨耗分布比较均匀, LM踏面的磨耗深度最大, LM和XP55踏面的磨耗区域更靠近轮缘; 在LMA踏面标准轮轨匹配参数下, 轮对内侧距增加会增加磨耗, 磨耗深度随着轨底坡减小而增大; 高速列车车轮踏面磨耗与等效锥度密切相关, 较小的等效锥度会减小磨耗, 但等效锥度的选择需要兼顾动力学性能的其他方面。     

重载铁路车轮踏面擦伤时的轮轨动态相互作用特征

运用仿真分析手段, 考虑车轮踏面新、旧擦伤激扰, 研究了重载铁路轮轨相互作用力、轨道结构位移及振动加速度的时、频特征。研究结果表明: 在车轮踏面新擦伤作用下, 轮轨间将产生高频轮轨垂向力和低频轮轨垂向力, 钢轨、轨枕及道床将产生低频振动位移; 而对于车轮踏面旧擦伤, 轮轨间仅产生高频轮轨垂向力, 轨道结构部件的振动位移较小, 高频位移幅值略大于低频位移幅值; 在新、旧擦伤作用下, 钢轨垂向振动加速度的频率很高, 前者的道床振动加速度明显高于后者的值, 二者的轨枕振动加速度较接近。     

沈阳市燕塞湖桥横梁计算方法

以一座四跨(72m 120m 120m 72m)预应力混凝土部分斜拉桥为工程背景,利用空间有限元来模拟真实的桥梁,进行空间受力分析,得出部分斜拉桥横梁的内力分布特点,并用简化算法与其比较,得到比较接近实际的简化算法。     

改善轮轨接触状态的车轮型面几何设计方法

改进了车轮型面设计方法, 给出了设计方法的解析数学表达式, 将轮对等效锥度与轮轨型面接触状态联系起来, 对设计实例进行了轮轨几何接触、非赫兹滚动接触和车辆动力学性能分析。研究结果表明: 轮轨接触点能够均匀分散分布; 由于接触斑面积增大约23%, 最大接触压力降低约21%, 使轮轨滚动接触应力降低了约20%;装备实例型面的车辆临界速度与LMA型面几乎相同, 由于轮对等效锥度略有提高使其曲线通过性能略好于后者。可见, 该方法可以改善轮轨接触状态, 有利于轮轨型面均匀磨耗及缓解轮轨滚动接触疲劳。     

沈阳市燕塞湖桥塔底横梁计算方法

利用空间有限元来模拟真实的桥梁,进行空间受力分析,得出塔底横梁的内力分布特点,并用简化算法与其比较,得到比较接近实际的简化算法。     

钢筋混凝土箱型梁桥横梁计算方法研究

本文以一座三跨（17m＋20m＋17m）钢筋混凝土连续箱梁桥为工程背景,利用空间有限元来模拟真实的桥梁,进行空间受力分析,得出箱形梁桥横梁的内力分布特点,并用几种简化算法与其比较,得到比较接近实际的简化算法。     

轮对等效锥度与车辆动态特性关系分析

为了分析轮对等效锥度对车辆动力学性能的影响,采用设计不同等效锥度磨耗型踏面和锥形踏面的方法,通过轮轨接触和车辆动力学计算,分析了等效锥度对车辆临界速度和曲线通过性能的影响.结果表明,车辆临界速度并不严格地与等效锥度平方根成反比,而是存在临界速度较高的小等效锥度区域,太小、太大的等效锥度均会导致临界速度迅速降低.等效锥度随轮对横移的增大而增大有利于提高曲线通过性能,并可缓解轮缘磨耗.因此,在轮对小幅横移时等效锥度可以取较小值,并随轮对横移量的增大而增大,可兼顾车辆临界速度与曲线通过性能的要求.     

最佳轮轨匹配评价5原则

为了更好地研究轨道车辆动力学性能,在四种典型踏面（S1002、S1002G、XP55和LMA）轮轨匹配特性对比分析基础上,提出了最佳轮轨匹配评价5原则.与锥形踏面相比,曲线型面踏面赋予了轮轨匹配新的内涵,如等效锥度是反映轮轨横向力对运行质量影响的等效平均参数.在充分考虑了轮背距、轨底坡和轮径等轮轨参数影响的条件下,四种踏面的轮轨匹配表明,LMA和XP55可以满足高速车辆的稳定性和轮轨低动力作用的要求,但是,在踏面磨耗方面尚存在不足：LMA的轮缘根部以单一曲率圆弧作为过渡段且存在接触综合曲率＂突变＂,有可能形成集中磨耗;而XP55在小半径R≤500 m曲线通过时牵引系数较高,有可能造成车轮打滑和轮缘接触.由于在轨道窗口内具有锥形踏面匹配特征,因而S1002被看作磨耗敏感型踏面.S1002G的改进设计意图是在轮背距1 353 mm和轨底坡1∶20的轮轨条件下进一步提高原S1002踏面的轮轨对中性能和导向性能,但需要利用抗蛇形减振器进一步提高其横向稳定性.根据国外轻轨车辆的运营经验,基于轮轨磨耗研究的＂通用＂轮轨型面方法是非常值得借鉴和研究的.     

地铁车辆轮轨型面匹配分析

为了分析地铁车辆常用的LM型踏面、内侧距1 358 mm和1 360 mm的S1002型车轮踏面分别与60 kg/m钢轨匹配特性.进行了轮轨接触几何、非赫兹滚动接触、车辆轨道耦合动力学计算.轮轨接触分析表明,LM轮轨接触点能够均匀分布于钢轨型面,轮对等效锥度随轮对横移呈增大关系,接触斑面积偏小、最大等效接触应力偏大、磨...     

水轮机组不对称运行时扭转双重强迫共振

研究人某水轮发电机组转子轴系由电磁参数激发的整体扭转共振和两相线间短路时负序电流激发的100Hz共振的双频双重强迫共振问题。应用能量法建立了轴系扭振共振方程。研究结果表明双频双重共振比单重共振振幅加大,共振区加宽,动态剪切应力增大。所得结论对工程实际有一定的指导作用。     

偏压连拱隧道临界偏压状态确定方法研究

连拱隧道洞口地段由于地形原因经常造成偏压，而《公路隧道设计规范》只是给出了偏压隧道的围岩压力计算公式，但是没有明确公式的适用范围。基于普氏理论对连拱隧道的临界偏压状态进行了分析，得出了不同围岩级别不同坡度情况下产生偏压的最大埋深。同时，采用数值方法计算了各种偏压情况下的地层偏压规律，为设计和施工提供了基础数据。     

道路交通事故当量死亡人数的计算模型研究

采用比较、数理统计分析等方法,分析了目前涉及当量死亡人数的主要计算模型存在的主要问题;结合目前我国道路交通事故处理工作的实际情况,提出了以损失工作日为参照物,涵盖事故中实际死亡人数、重伤、轻伤、轻微伤及直接经济损失等5大类指标的道路交通事故当量死亡人数计算模型,明确了1人死亡所对应标准损失工作日为5 000的确定依据;将重伤按最终伤残评级细分为11种不同类型和其对应的范围在0.06～1内的11个换算系数,明确了不进行或无法获得伤残分类时重伤的换算系数为0.51,提供了轻伤、轻微伤和直接经济损失的换算系数确定方法。     

一种轮轨接触几何算法

提出并实现一种轮轨接触几何算法，可以检测铁道车辆系统动力学仿真在线计算时轮对与钢轨的刚性单接触斑、多接触斑和跳离情形．所得刚性接触斑可以为Hertz理论提供刚性穿透量和曲率，为非Hertz理论提供接触区域的法向间隙，为动力学仿真提供接触中心位置和法向方向．轮对与钢轨的计算机三维图形显示表明该算法是有效的．该算法已用于开发空间耦合的铁道车辆系统动力学仿真软件．     

不同静力等效方式对结构位移的影响分析

探讨了在不同静力等效方式下,结构的力学响应;由结构力学的位移计算方法,从理论上推导位移计算公式,并以一个典型的简支梁模型为例,计算其在4种静力等效工况下的弯矩及位移。研究结果表明,在进行有限元计算时需在荷载作用位置处建立节点。     

沥青路面疲劳当量温度计算方法研究

我国现行沥青路面设计规范以15℃作为测定沥青混合料疲劳性能的试验温度,忽略了地区之间存在明显的温度差异。根据路面弹性力学层状理论,对控制应力与应变两种疲劳加载模式进行分析,讨论了适用于路面实际疲劳状况的加载模式。分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素,并采用SHELL方法,根据Miner法则计算疲劳当量温度,提出了日疲劳当量温度的计算公式,计算了我国8地区的年疲劳当量温度,讨论了不同地区疲劳当量温度的取值范围和取值方法。此研究结果为提高路面结构分析精度提供了可靠的温度参数依据。     

基于仿真的铁路车轮不圆度安全限值研究

为了研究高速列车车轮踏面不圆度的安全限值,基于车辆轨道垂横向耦合动力学理论,采用车辆动力学仿真分析软件ADAMS/Rail,建立了考虑车轮非圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型。分析计算高速运行状态下常见车轮踏面不圆顺问题所导致的车辆轨道系统轮轨冲击振动特征,及其随列车运行速度的变化规律,给出了车速200～350 km/h 时轮轨作用力响应峰值与车轮不圆度之间的关系,确定了高速行车条件下车轮不圆度的临界范围。该研究可为基于轮轨作用力监测的车轮不圆顺状态识别提供理论指导。