铁路信号继电器的温度场分析及试验验证

建立了铁路信号继电器在热-电耦合作用下的数学模型,通过得到的有限元模型分析了不同环境温度下铁路信号继电器温度场的变化情况,仿真计算过程中考虑了环境温度以及温度的冲击。结果表明:铁路信号继电器的温升随环境温度的升高而降低;触头的温度从室温到稳态温度呈对数增长,并计算得到触头的热时间常数,推导出触头温升的理论曲线;温度冲击对铁路信号继电器影响较大,触头温度与环境温度呈正相关。     

30t轴重重载货车作用下常用跨度预应力混凝土简支梁动力响应的试验分析

对朔黄铁路线上7座常用跨度预应力混凝土简支梁桥,在30 t轴重重载货车作用下梁体的动力响应进行了实测,取得了大量数据。通过分析得到以下结论:实测梁体动力响应均在通常值范围内,满足安全限值要求;实测梁体挠度、应变与大轴重列车加载效应直接相关,实测值与轴重等级呈线性增长趋势,而梁体竖、横向振幅及加速度与列车轴重关系不明显;实测结果验证部分和理论分析成果为大轴重重载技术研究提供了数据支持,试验数据的处理方法可为类似试验提供参考。     

地铁区间隧道环境温度影响因素分析和预测模型研究

利用地铁区间隧道环境温度的实测数据,分析了大气温度、大气相对湿度、列车数量、客流量、运行年限对地铁区间隧道环境温度的影响,并利用回归分析得到了区间隧道环境温度的预测模型.分析结果显示:外界大气温度直接影响区间环境温度的变化趋势;区间隧道环境温度与外界大气相对湿度、列车数量和客流量具有相似的波动规律;运行年限的增加导致区间隧道热堆积加剧,使区间隧道环境温度逐年升高;利用回归模型的T检验结果可以得到各因素对区间隧道环境温度的影响程度,而回归模型可以较准确地预测隧道环境温度.     

铁路32m混凝土箱梁结构噪声的时变特性研究

基于车-线-桥耦合振动和瞬态声辐射理论,提出一种混凝土箱梁低频结构噪声的数值预测方法 ,以分析结构噪声的时变特性。采用板/壳单元模拟箱梁,求解车-线-桥耦合振动系统,得到时域内箱梁局部振动响应。将该响应作为声辐射模型的边界条件,采用瞬态边界元法求解结构噪声场。以32m混凝土简支箱梁为例,将计算结果与实测数据进行对比验证。结果表明:计算值与实测值在时域和频域内均吻合良好;振动与噪声的1/3倍频程显著频带分别为31.5~63Hz和40~80Hz;振动响应大小由作用在箱梁上的轮对数决定,不同时刻振动响应的频谱特性变化较小;邻跨声辐射的影响不可忽略,简化分析中可取两跨计算。     

移动荷载作用下简支钢-混结合梁的动力响应分析

考虑钢梁与混凝土板之间的相对滑移,对钢-混结合梁基本动力方程进行推导,采用分离变量法得到简支结合梁自振频率与振型的解析解,利用正交条件,得到移动荷载作用下结合梁动力响应的表达式。将结合梁的自振频率以及移动荷载作用下的动力响应的理论分析结果与实测结果进行对比分析,结果吻合良好。分析结果表明:由于柔性抗剪连接件的存在,结合梁中钢梁与混凝土板之间发生相对滑移,其移动荷载作用下的振动方程形式更为复杂,表现出与普通梁不同的动力特性。     

预应力混凝土箱型轨道梁温度场分析

预应力混凝土箱型轨道梁桥的温度效应不容忽视,在一定程度上甚至会超过活载作用成为设计的控制因素.论述了预应力混凝土箱型轨道梁桥温度场及其变化规律,分析了环境温度场与结构温度场的关系.运用傅里叶热传导理论和边界条件,建立了预应力混凝土箱型轨道梁结构温度场计算的数值模型.计算结果在某轨道线试验梁中得到了验证.在此基础上,将预应力混凝土箱型轨道梁温度影响的计算简化为温差作用下控制温度荷载的计算问题,提出了简化温度分布模式,对工程设计中合理控制温度效应具有实际参考价值.     

自然对流情况下的货车轴承温降过程研究

货车因轴承异常过热被拦停后,轴承在空气中自然散热而温度下降,容易造成司机对轴承故障状态复检时的错判,乃至影响行车安全.为此提出以还原轴承温度的方法描述拦停报警时轴承的实际温度.对自然对流情况的货车轴承温降过程进行理论和实验研究,根据对流传热理论,推导无风时轴承在空气中自然散热情况轴承温度随环境温度和时间变化的计算公式;然后采取静态实验方式模拟自然对流环境进行轴承温降实验,测定轴承在不同环境温度下的温降数据;理论计算值与实验值的对比分析结果表明,两者吻合程度较高.利用MATLAB工具对轴承温降实验获取的数据进行多项式拟合,给出还原轴承温度的拟合公式,将实验数据与拟合公式计算值进行对比分析,结果表明两者也具有很高的吻合程度.     

石太铁路客运专线箱梁混凝土温度监测和控制技术

石太铁路客运专线桥梁梁体设计为双线箱梁,其体积庞大,结构复杂,水化热引起的混凝土内部温度较普通混凝土高,温度控制较困难。通过监测和分析梁体混凝土芯部、表层、箱内、箱外、表层、环境温度情况,研究各部位温度的相互关系和混凝土水化热温升规律,总结出经验公式并通过实际验证,以指导控制现场施工,从而达到控制梁体混凝土质量的目的。     

轨道电路设备雷电冲击传递特性试验研究

为得到轨道电路设备在不同温度、湿度环境下的雷电冲击传递特性规律,搭建不同温度、湿度环境条件下开展雷电冲击响应特性测试的试验平台,开展轨道电路关键设备在不同温度、湿度环境下的共模、差模雷电响应特性试验。研究试验获得在不同温度/湿度情况下的雷电冲击传递特性规律,为优化轨道电路设备雷电防护设计提供参考。试验结果表明：随着环境温度升高,设备共模和差模雷电冲击响应峰值均呈现上升趋势;随着环境湿度升高,设备差模雷电冲击响应峰值呈现下降趋势,设备共模雷电冲击过电压基本不受环境湿度影响。     

铁路斜拉桥承台大体积混凝土水化热温度-应力场研究

基于现场试验得到的混凝土物理及热特性参数,建立有限元仿真模型,获得理论水化热温度-应力场。结合有限元数值模拟及现场实测,得到了混凝土水化热发展的时程曲线及一般规律,并研究了混凝土内部温度梯度沿承台厚度方向和平面长度方向随龄期增长的变化情况,以及承台边缘部位混凝土的热应力分布规律。数值分析和现场实测结果验证了预先制定的温控措施的适用性,对于相近结构的设计、施工以及提高工程的可靠性和耐久性具有参考价值。     

体外预应力对混凝土箱梁动力特性的影响分析

研究目的:为研究体外预应力对单箱双室混凝土箱梁动力特性的影响,本文通过推导混凝土箱梁在体外预应力作用下的自振频率计算公式,以一根单箱双室混凝土试验梁为研究对象,利用ANSYS建立体外预应力混凝土箱梁的有限元数值分析模型,并对其进行模态分析。通过试验梁模型试验、理论计算以及有限元分析相结合的方法来研究体外预应力对单箱双室混凝土箱梁自振频率的影响,并研究体外预应力钢束面积以及拉力对其自振频率的影响。研究结论:(1)通过实测数据与计算值以及有限元分析数据进行对比分析,表明了理论公式推导的适用性,有限元模型的合理性;(2)体外预应力钢束面积的变化对混凝土箱梁的自振频率影响较明显;(3)体外预应力拉力的大小对混凝土箱梁的自振频率影响较小;(4)本研究成果可为体外预应力单箱双室混凝土箱梁动力特性的分析提供一定的参考。     

温度与围压作用下的岩石损伤本构关系研究

基于统计强度理论及损伤力学原理,以H-B准则为岩石强度准则,构建考虑温度与围压共同作用的岩石损伤演化方程及本构模型,采用理论推导与试验相结合的方法推导出模型参数;根据前人的试验参数,拟合出某大理岩在15 MPa围压、不同温度和200℃、不同围压下的应力应变曲线,与试验曲线进行比较以验证模型的可靠性。研究结果表明:所构建的岩石损伤演化方程和本构模型在15 MPa围压和不同温度情况下以及200℃温度和不同围压情况下的拟合应力应变曲线与试验曲线吻合良好,岩石杨氏模量、峰值应力和峰值应变高度一致,能够很好地反映岩石在温度和围压作用下的损伤演化和本构关系,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性和可靠性;为岩石力学的发展和工程应用提供了新的岩石损伤模型和本构模型,具有一定的理论价值和实际意义。     

高速铁路隧道基底混凝土结构的随机损伤模型

基于热力学原理与能量耗散原理,针对高速铁路隧道基底混凝土结构"拉—压—拉—压"反复受力特点,定义双标量损伤变量,引入硬化函数,建立混凝土受拉、受压条件下基于修正弹塑性亥姆霍兹自由能的随机损伤本构模型。在有效应力空间,根据塑性力学正交法则推导损伤变量的演化法则;在概率密度演化方程求解的基础上,建立"弹性预测—塑性修正—损伤修正"数值分析算法,并进行程序二次开发,实现对随机损伤本构模型的求解。通过与混凝土单轴拉伸、单轴压缩室内试验结果对比,验证所建立随机损伤本构模型的准确性和适用性。该模型既可在均值意义上反映混凝土受拉、受压的应力—应变关系,也可以在概率意义上模拟其离散范围,较为全面地反映了混凝土受力行为的非线性与随机性;可用于计算分析隧道基底混凝土结构的损伤演化规律及损伤疲劳寿命。     

地铁环境振动预测中链式结构振级落差灵敏度分析

针对地铁环境振动预测中使用的链式结构力学简化模型,利用灵敏度分析对链式结构中各参数变化对各振级落差影响规律进行系统研究;推导给出振级落差一阶灵敏度解析表达式和一种逆矩阵偏导数求解方法;并提出利用自由衰减时域段实测数据逆求链式结构中各力学参数方法。研究结果表明:通过灵敏度分析可以确定链式结构中任一力学参数改变对其任一层振级落差影响程度,找出对系统动态响应影响较大的环节。该方法有助于提高环境振动预测精度。     

大体积混凝土芯部温度监测

研究目的:大体积混凝土是土建工程中经常采用的结构,其质量控制的一个重要方面是防止出现温度裂缝。本文采用小比尺模型模拟大体积混凝土的芯部状态监测温度变化、实测拱座芯部混凝土温度变化及数值模拟三种方法研究大体积混凝土的温度变化规律,欲通过小比尺模型试验来得到大体积混凝土芯部温度的变化规律,降低试验的难度和经济成本,对同类研究提供借鉴与参考。研究结论:小比尺模型模拟大体积混凝土芯部试件的温度变化与实测拱座中心混凝土的温度变化及数值模拟的温度变化规律相类似;在原型试验实现困难的情况下,本文开辟了一条新的途径,即先通过小比尺模型来模拟大体积混凝土芯部试验检测的温升变化规律;该方法方便经济,能够在实验室开展大体积混凝土的力学性能和耐久性能的研究,对了解、掌握大体积混凝土芯部温度变化的规律,指导类似工程设计和施工有一定的借鉴、参考价值。     

斜拉桥箱梁钢-混结合段受力的试验研究

研究目的:研究大跨度桥梁工程中钢箱梁与混凝土箱梁结合部的应力、应变及其变化规律,探讨结合段的传力机理,为实例桥梁工程的钢箱梁和混凝土箱梁结合部的设计方案和构造处理提供理论和试验验证的依据.结合某大跨度斜拉桥梁工程设计实例,设计并制作斜拉桥主梁钢-混结合段试验模型,对试验模型进行静力试验,利用ANSYS建模进行有限元计算,对静力试验结果与有限元分析计算结果进行对比分析.研究结论:通过对钢-混结合段受力的研究分析表明:只要设计方案合理,构造处理恰当,钢箱梁-钢-混结合段-混凝土箱梁沿纵向刚度过渡就平稳,预应力施加作用明显,钢板与混凝土节点位移耦合;试验结果验证各测点实测结果与计算值吻合较好,说明有限元分析能较好地模拟钢-混结合段模型实际加载及受力情况.     

基于Logistic回归的无砟轨道层间位移预警研究

无砟轨道层间位移是运营期间荷载作用下轨道板与砂浆层产生的离缝宽度,也是影响行车安全与养护维修的关键参数。针对层间位移状态的预警问题,以华东地区某线路无砟轨道为研究对象,基于现场实测数据,以环境温度、太阳辐射、风速、日温差、前4小时太阳辐射量均值、前6小时环境温度均值等气象参数为输入,无砟轨道层间位移值为输出,建立基于Logistic回归的无砟轨道层间位移分类预警模型,利用实测数据进行模型验证并与传统的BP神经网络模型和决策数模型作对比。研究结果表明:无砟轨道层间位移预警模型的准确率为95.21%,预测结果优于BP神经网络94.33%和决策数模型95.07%,为无砟轨道结构的病害预警与养护维修提供指导和建议。     

温度与振动耦合作用下青藏铁路路基沉降可靠性分析

为探究青藏铁路多年冻土区路基不均匀沉降变形趋势规律的工程问题,定量研究环境温度和行车振动耦合作用对路基沉降变形所产生的影响。基于青藏铁路沿线590个测点近118个月现场检测数据进行计算分析,以环境温度、行车振动应力、时间为输入变量,路基沉降值为输出数据,建立路基沉降变形规律的多元线性回归模型。通过对回归模型的统计分析,推导出路基沉降变形预测值的分布形式。在既定失效阈值和随机失效阈值情况下,分别给出青藏铁路路基可靠性评价计算方法,并计算出青藏铁路未来50 a行车安全可靠度预测值。研究结果表明：线性回归模型拟合优度显著,路基高度沉降幅值与外界气温、行车振动应力、时间均呈负相关,与实际工况相符。环境温度引发路基冻胀融沉现象,长期动力荷载以及时间作用下的累积变形产生路基沉陷,均对路基可靠性产生削弱作用。工程养护可着眼于适当的增强路基土的冻结能力,发生严重病害时实行列车减速减重。研究成果可为高原地带多年冻土区路基养护提供参考依据。     

温度变化对大厚度沥青混凝土铺装层钢混结合桥力学性能的影响研究

以俄罗斯南萨哈林岛路易斯桥为研究对象,对处于温差大地区服役多年的小跨径钢混结合桥进行了荷载试验和有限元模拟,结果表明在沥青混凝土铺装层厚度较大时,沥青混凝土铺装层的温度由季节温度的变化而改变,从而影响主梁的力学性能。研究发现-5℃时试验荷载作用的实测数据与有限元模拟值误差很小;在相同荷载作用下,沥青混凝土铺装层温度由-24℃升高到+23℃时,主梁竖向位移增大了48.6%,上翼缘压应力增大了275%,下翼缘拉应力增大了25.4%。根据试验可以判断,在夏季温度最高时,桥梁承载能力最低,其研究方法和结果具有一定的参考价值。     

大跨度拱桥温度效应对行车影响的试验研究

以北盘江特大桥为研究对象,采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,计算温度荷载作用下桥面竖向位移,并与成桥后半年时间内随环境温度变化的桥面高程定期量测数据进行对比分析;在沪昆客运专线贵阳西段联调联试过程中,对轨道几何状态、动车组动力学响应、轨道结构和桥梁动力性能等进行测试,依据实测结果分析昼夜温差对动车组行车平稳性的影响。研究结果表明:动车组300~330 km/h运行时的平稳性满足要求,桥梁主跨受温度影响最大,跨中变形-40~60 mm,结构温度变化-7~10.5℃。