大轴重条件下重载铁路路基动态测试试验

通过对不同轴重、速度下的编组试验列车进行动态测试,分析了既有线重载铁路基基床动应力、加速度及动位移分别随轴重增加和速度提高的变化规律,为既有线重载铁路路基改能扩建以及病害机理的研究提供了依据。     

超载对沥青路面的影响

结合交通调查，利用先进的移动式轴重仪对干线公路进行了现场轴重测试，发现高速公路实际的重载化和超载现象比较严重，接触压力普遍超过0．7MPa。运用编写的相关的有限元程序，通过改变车辆荷栽的基本模型，分析了车辆荷载对路面结构的影响和荷载的不均匀性对路面使用性能的影响。结果表明面层的剪应力、基层与底基层底部的拉应力和路基顶部的压应力都随轴载的增加而增长，超载对沥青路面的早期破坏影响严重。     

基于三维数值模拟的铁路路基动力特性分析

为探讨列车轴重和运行速度对土质路基动力特性的影响,用ANSYS与FLAC3D软件对有砟轨道-路基系统进行了三维动力数值模拟,在模拟过程中,利用滞后阻尼实现了土体在循环动荷载下的非线性特性.用该方法对达成线循环加载试验段的路基进行建模计算,所得路基动应力与现场实测数据有很好的一致性.在荷载振动频率与客车运行速度的转换过程中,取相邻车厢两个转向架的间距为相邻两个动应力波峰之间的距离,在此基础上,探讨了客车运行速度对土质路基动力性质的影响.研究表明:列车轴重和运行速度对路基表面动应力影响较大,随着轴重的增加和速度的提高,路基表面动应力呈马鞍形分布的趋势愈加明显;动应力沿路基深度的衰减规律受车速的影响很小,不同车速下的动应力在基床表层内都衰减了42%~46%,再经过基床底层的扩散,衰减值达79%~82%.      

重载铁路水泥改良膨胀土工程特性与路用性能

为了探究重载铁路水泥改良膨胀土路基填料的工程特性及路用性能,采用室内动三轴试验、微观结构试验、路基原位动力试验相结合的方法,揭示了膨胀土掺入水泥3%～5%改良前后静态指标与动态指标的变化特征,分析了水泥掺量5%和3%改良膨胀土分别用作重载铁路基床底层及以下路堤填料建设期的工作性能,评估了服役期列车动载作用下路基的动力稳定性. 研究结果表明:膨胀土掺入3%～5%水泥改良后,强度提高同时胀缩性显著降低,水稳定性提高3～4倍;相比重塑素膨胀土,水泥掺量3%～5%改良膨胀土临界动应力提高5～6倍;检测路基压密程度与强度指标满足规范且有较大富裕,监测路基中线地基沉降在铺轨前处于稳定状态;原位动力测试表明列车动载作用下路基的动应力沿深度逐渐衰减,在基床表层与基床底层范围内最大衰减量分别可达40%和80%以上,动应力影响深度是基床设计厚度的1.4～1.8倍,动应力影响深度范围内路基的动应力值远小于同位置填料的临界动应力,运营期路基动力稳定性满足安全服役要求. 研究成果能够为重载铁路水泥改良膨胀土路基精细化建设养修提供理论参考.      

交通荷载作用低路堤路基沉降特性研究

依托我国某高速公路低路堤工程背景,借助有限元分析软件ABAQUS建立有限元模型,首先结合路基不同深度动位移和动应力计算数据,分析了交通荷载作用下路基的响应特征及影响范围;然后,结合不同路基填土高度与路基动力响应相关性进行分析,依此为基础计算不同填土高度下路基累积沉降特性。研究结果表明:低路堤易受交通荷载影响,竖向影响深度达3.0 m左右;填土高度降低,会迅速增加路基累积沉降;结合实际工况,计算路基填土高度1.5 m时地基累积20年最大沉降达375 mm。同时,对保障低路堤长期动载作用下稳定的技术措施进行了探讨,能够为类似工程实践提供参考依据。     

重载铁路隧底结构动力响应分析

通过建立重载铁路隧道三维有限元计算模型,计算确定重载列车荷载施加形式,对不同列车轴重下重载铁路隧底结构进行动力响应分析及对比,结果表明:同一列车轴重下,仰拱结构以受拉状态为主,轨下仰拱处受到更大的列车振动荷载;填充层受力比较复杂,同时存在较大拉动应力及压动应力,对结构产生不利影响;仰拱及填充层结构动应力随着轴重的增大有明显的增长,且轴重越大,动应力增长速率越大。     

基于动态回弹模量的湖区黏土路基临界高度与湿度关系研究

公路路基的设计高度对路基的修建难度、整体使用性能、工程造价都有非常重要的影响。在利用路基动态回弹模量进行有限元计算分析的基础上,以路基在交通荷载作用下不至于变形过大为主要目的,根据动变形控制法,针对湖南省洞庭湖区某高速公路黏土路基高度与湿度的相互关系进行了研究。首先,通过系统的室内动三轴试验,建立了适应压实黏土的动态回弹模量预估模型,通过数据拟合获取了模型参数与含水率、压实度之间的定量关系;同时,根据设计交通等级确定了路基的容许动变形值;最后,建立了路基有限元分析模型,推导了动态回弹模量预估模型的雅克比矩阵,将动态回弹模量有效移植入了路基的本构关系中,进而获取了不同湿度下黏土路基的临界高度,并探讨了轴重、压实度的影响。结果表明:当路基湿度高于wopt+2%时,路基临界高度迅速增大,而且轴重对临界高度的影响也更加显著。为满足路基长期动变形要求,该高速公路黏土路基的高度建议值宜采用wopt+2%且超载40%条件下的路基临界高度。研究结果为湖区黏土路基高度和湿度的合理取值提供了新的思路和方法。     

基于轴载谱的路基纵向工作区分析

根据辽宁省高速公路轴载谱的计算结果,计算出三种交通水平、不同可靠度下,辽宁省路基工作区深度值.     

交通荷载作用下煤矸石路基变形响应特性分析

交通荷载作用下路基变形是道路工程主要研究问题。对煤矸石填料进行动三轴试验,研究了煤矸石填料变形特性与累积振次、动荷载幅值的变化规律,并依据交通荷载动力特性,对交通荷载作用下路基变形响应进行数值模拟。试验和数值模拟结果表明:煤矸石填料变形随累积振次增加而增长,前期增长速度较快,后期增长速度缓慢且变形值逐渐趋于定值;相同振次条件下,变形随动荷载幅值增加而增长;车辆正下方路基沉降位移随路基深度增加而减小,但减小速率逐渐降低,沉降曲线在深度6 m左右出现明显拐点,表明交通荷载影响深度为6 m左右;路基沉降随行车速度增加而增长,这为道路路基设计提供了依据。     

有轨电车嵌入式轨道路基荷载动应力特性分析

掌握有轨电车交通荷载下路基动力响应特性是设计嵌入式轨道路基结构的关键技术前提.首先，考虑车体间铰接形式、轨道支承特点与路基阻尼影响，构建有轨电车-嵌入式轨道-土质路基耦合动力学模型；然后，以中国普通干线铁路轨道谱为激励，进行动力学仿真；最后，分析路基面承受车辆荷载特点，并讨论动应力放大系数的概率分布特征与沿深度衰减规律.研究表明：嵌入式轨道结构路基面动应力的幅值受轨道随机不平顺影响服从正态分布规律；在有轨电车轴重11 t、设计速度100 km/h、90%干线轨道谱条件下，路基面动应力放大系数服从正态分布N(1.008, 0.100²)，超越概率30%的常遇动力系数为1.058，保证率为99.9%的极限动力系数为1.308；受路基材料阻尼影响，动应力放大系数沿深度线性衰减，阻尼增大，衰减趋势加剧；随着深度增加，动应力放大系数均值逐渐减小，由动力作用增大区略大于1过渡到动力作用减弱区小于1.     

基于临界动应力的公路路床层黏土改良填料可靠性验证

随着公路运输超载现象的日益普遍,采用工程性质不良的黏土作为路床填料将容易导致沉降快速增长甚至动力破坏,而在黏土中掺入砂、砾成为了工程中常用的填料改良手段。针对黏土改良填料进行了一系列大型动三轴试验,分析了围压和含水率对累积塑性变形增长的影响,根据塑性变形增长的特点将试样分为了稳定试样和破坏试样,由此得出了临界动应力的表达公式,结合公路现场实测数据,探讨了不同轴载下路床动力破坏的可能性。研究表明:当路床含水率接近9%时,标准轴载下的实测动应力超过了黏土改良填料的临界动应力,路床容易发生动力破坏;而当路床含水率处于6.0%和7.5%时,在标准轴载下,路床可保持较好的稳定性,但在超载情况下,路床仍有可能发生动力破坏。     

列车荷载下的桩网结构低路基土拱效应

运用ABAQUS软件建立了桩网结构低路基动力有限元模型,通过计算结果与实测结果的对比验证了模型的可靠性,并分析了列车荷载下路基中动应力分布、桩土应力比与等沉面高度变化特征。分析结果表明:采用模型计算的路基不同深度处动应力与实测结果最大差值为0.56kPa,动位移的最大差值为7μm,计算和实测的平均动应力和动位移沿路基深度的传递趋势相同,因此,有限元模型可靠;在动荷载作用下,路基中存在土拱效应,土拱高度约为1.6m,与静荷载作用下土拱高度近似,路基表面的应力变化率比路基基底大;路基中动应力的分布受到土拱效应的影响,表现为传递到桩间土上方土体的动应力部分转移至桩顶上方,且在路基垫层附近动应力转移现象最明显;在动荷载作用后,路基中心处桩顶与两桩间的桩土应力比减小,而桩顶与四桩间的桩土应力比增大,桩顶与两桩间的桩土应力比始终大于桩顶与四桩间的桩土应力比;距离路基中心1m处纵断面等沉面高度为1.55m,布置桩体的纵断面等沉面高度大于未布置桩体的纵断面等沉面高度,且沿路基中心到路肩,同类纵断面的等沉面高度逐渐降低,动荷载作用后,路基中心处等沉面高度增大。     

重载沥青路面基于实测荷载图式的轴载换算研究

为更准确地进行重载沥青路面轴载换算,调查了货车的轴重及胎压分布,发现了两者之间存在的对应关系．改变轴重和胎压测试了轮迹,轮胎接地压强和接地半径均随轴载的增加而增加,荷载中心距保持不变．测试了移动车辆的轮胎接地压强分布,发现在全轮迹范围内基本属于均匀分布．根据重载车辆轮迹及轮胎接地压强分布,得到了重载道路荷载作用图式．采用该图式,并充分考虑路面结构的非线性,推导出基于弯沉等效、弯拉等效和土基顶面压应变等效的轴载换算公式．     

寒区路基压实土动回弹模量试验研究

为了研究寒区路基在长期交通荷载作用下的动力学性能,通过室内冻融循环试验,模拟路基冻融过程存在地下水补给的情况.对冻融后的试样进行室内动三轴试验,分别研究多种因素对路基动回弹模量影响.结果表明:动回弹模量随着冻融循环次数、初始含水率和动应力幅值增加而不同程度减小,随着围压的增加而相应增加.并就开放系统下冻融循环对动回弹模...     

重复加载下路基填土的临界动应力和永久变形初探

本文针对路基填土在列车荷载重复作用下产生永久变形的问题，利用动三轴试验，研究了重复加载条件下，土体的临界动应力和永久应变随加载次数、加载频率和周围压力变化的规律，对高速铁路和重载铁路路基设计有重要的参考价值．     

高速公路应对重载条件的路面结构

随着我国公路交通事业的不断发展,大型货车在运输车辆中所占的比例在不断的增加,超载现象近年来尤为突出.当前一个新兴的名词颇受关注,即"重载交通".即指在路面车辆的累计载荷量远远超过了一般的公路水平要求.在一些发达国家,主要是指交通货运方式向着大型化和多轴化的方向发展,最为广泛的是集装箱式运输,在我国主要是指车辆轴重的超载超限现象,由于载荷量远远超出了路面的标准承载值,这种交通给路面结构带来非常大的瞬时破坏.无论是经济发展的需要还是路面结构保护的应对,都需要对这一现象进行科学的探讨和分析.通过对重载道路轴重的分析,具体研究了重载对不同路面结构的影响,并提出了一定的应对高速公路重载的策略.     

交通荷载作用下软土路基残余变形的研究

通过对单个交通荷载作用下路面结构体系的数值模拟,计算了路基中竖向动应力的变化,并采用室内动三轴试验研究了软土地基在循环荷载作用下累积变形的规律;通过对以上两项研究的结合,建立了交通荷载作用下软土地基残余变形的计算方法,并计算了不同类型的交通荷载引起的软土路基的残余变形量.     

沥青路面路基工作区深度分析

采用基于弹性层状体系理论的BISAR软件,计算了多种实际沥青路面结构不同深度处路基荷载应力,并对计算结果进行了统计分析,提出了一定标准下不同等级公路沥青路面路基工作区深度推荐值：对于高速、一级公路及路面结构较优、重载车辆比例较小的二级公路,路基工作区深度推荐值取1．4m;对于以货运为主或重载车辆比例较大的二级及二级以下公路,路基工作区深度推荐值取1．8m,可为选择路基或地基处理深度以及措施提供参考．     

冻融循环作用下石灰改良土路基填料的动力特性研究

通过动三轴试验对冻融循环后的石灰改良土的动力特性进行了研究,分析了动应力幅值、冻融循环次数、冷却温度、围压对土体累计塑性变形的影响,并建立了动应力和冻融循环作用共同影响下的累计塑性变形的预测模型;基于此进一步分析了掺灰比、冻融循环次数对临界动应力的影响,确定了素土的临界动应力小于80 k Pa、石灰改良土的临界动应力为150~250 k Pa;在标准状态下的路基动回弹模量标准值MR的基础上引入冻融循环条件下路基土模量折减系数Kη和路基回弹模量湿度调整系数Ks,得到了在冻融循环作用及路基土体湿度共同影响下的路基回弹模量,其石灰改良土在路基工作区顶面和底面的回弹模量分别为70.18、58.48 MPa,能够满足路基回弹模量的要求。     

新疆砾石土低路堤动力特性

以新疆三岔口-莎车高速公路为依托, 基于标准轴载作用下单轮影响范围内的1∶1路基模型试验, 分析了车辆荷载下低路堤的动力特性; 考虑了绿洲区地基在服役期间不同的含水率状态, 根据一般道路设计标准, 将低路堤道路结构分为面层、基层、路基与地基四部分, 模拟了低路堤在不同荷载作用下的动力特性, 研究了动载峰值、频率与重复作用次数对低路堤动力特性的影响。研究结果表明: 不同加载方式下的竖向应力均随路基深度增大而迅速减小, 应力在距路基顶面0.8 m深度处均衰减了69.2%;静载和短时动载作用下各深度处的应力随荷载呈线性变化趋势, 应变则呈非线性变化趋势; 由于不同土层模量的差异, 使得应变在路基与地基中出现了明显的分层现象; 地基含水率的变化对低路堤动力特性的影响非常明显, 当地基含水率从18%增大到28%时, 地基顶面处的应变增大了1.8倍; 短时动载频率的增大对应力和应变的影响都很小, 当动载频率由1 Hz增大到5 Hz时, 路基与地基顶面处的应力分别减小了7%和9%;当静载、短时动载和长时动载的峰值为50 kN时, 短时动载峰值作用下路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的79%~95%和75%~95%, 而长时动载引起的路基与地基顶面处的应力和应变分别是静载作用的1.0~1.1倍和1.9~3.3倍。