车辆荷载作用下路桥段结构的动态响应分析

本文首先建立了车辆荷载模型,并通过编制FORTRAN用户子程序实现了车辆荷载的移动和重复作用。采用大型有限元软件ABAQUS对简化的路桥段结构进行了三维有限元分析,计算了路桥段在车辆动荷载作用下的应力应变特性和变形规律,并分析了载重对路桥段结构的影响。结论认为:车辆荷载是导致台背填土以及地基沉降的直接原因之一,因而在路桥段结构设计中应考虑车辆动荷载的作用。     

高速铁路路桥过渡段动力响应分析

综合考虑不同结构层之间的相互作用,结合无砟板式轨道动力学模型,利用有限元软件建立车辆-轨道-路基耦合系统的动力学空间数值模型,分析了时速350 km/h高速列车在运营时正梯形和倒梯形形式路桥过渡段的动力响应。结果表明:列车荷载作用下,两种路桥过渡段的动力响应基本上一致;倒梯形过渡段的沉降量稍大于正梯形过渡段,而正梯形过渡段比倒梯形过渡段更有利于保持轨道的平顺性;路桥连接处（桥台后5 m范围内）是整个路桥过渡段的薄弱环节,应该单独考虑其设计、施工过程。综合考虑机车的各项动力学指标,建议将路桥过渡段轨面弯折角     

移动荷载作用下桥头搭板动力响应分析

将桥头搭板视作粘弹性地基上四边简支的各向同性矩形板，用变分法对移动车辆荷载作用下搭板的动力响应进行了分析，并讨论了荷载的载重、荷载的横向位置、车速以及搭板的长度、宽度、厚度对板顶位移和板底最大弯拉应力的影响。     

移动荷载作用下桥头搭板动力响应分析

将桥头搭板视作粘弹性地基上四边简支的各向同性矩形板,用变分法对移动车辆荷载作用下搭板的动力响应进行了分析,并讨论了荷载的载重、荷载的横向位置、车速以及搭板的长度、宽度、厚度对板顶位移和板底最大弯拉应力的影响.     

爆破冲击荷载作用下连续刚构桥动力响应分析

采用ANSYS有限元软件建立连续梁桥有限元模型,在不同当量和爆破距离条件下,研究桥梁动力响应分析以及损伤分析,通过分析得出结论:在爆炸荷载作用下,挠度随着时间的增加而增大,应力变化随着时间的增大然后减小;相同爆破荷载作用于不同梁截面,动力响应不同,1/2跨中梁高较小,爆破荷载作用后,桥梁截面顶板和底板都出现破坏,而对于...     

无砟轨道路桥过渡段动力分析

以某高速铁路路桥过渡段为背景,基于ABAQUS和动力学理论建立列车-轨道-路桥过渡段模型,计算不同过渡段长度、不同过渡段填料弹性模量下轨道和列车的动力响应。计算结果表明,过渡段长度及填料弹性模量对轨道和列车动力响应有较大影响;过渡段长度为0～20 m时,轨道和列车的动力响应随着路桥过渡段长度的增加逐渐降低;过渡段长度大于20 m时,轨道与列车的动力响应随着过渡段长度的增加无明显增大;随着过渡段填料弹性模量的增大,列车脱轨系数减小;过渡段填料弹性模量为80～110 MPa时,其他动力响应随填料弹性模量的增加逐渐降低;过渡段填料弹性模量大于140 MPa时,列车的动力响应略有增加。     

重载铁路路桥过渡段路基纵向动力响应规律分析

为研究重载铁路路桥过渡段在轴重增大、速度提高情况下的变形和动力响应,本文采用有限元数值计算方法,系统总结了重载铁路路桥过渡段路基纵向动力响应规律。分析表明：轴重的变化是影响动应力峰值的决定性因素;列车上桥时,动位移在距桥台0~25m范围内比较集中,变化明显,在该范围内动位移先增大,后减小,在15m左右位置动位移达到最大值。25t轴重、速度100km/h时,桥两侧点的加速度峰值均显著增加;尤其速度提高到120km/h后,影响更甚;上桥侧过渡段路基表面动位移和加速度峰值变化受轴重等因素的影响较下桥侧明显。     

路桥过渡段柔性搭板的设计方法

在对路桥过渡段柔性搭板处治措施的机理进行分析的基础上,参考大比例尺沉降台试验测试数据及有限元仿真与拓扑优化的结果,提出路桥过渡段柔性搭板的布置形式;通过现场调研和资料分析,给出了柔性搭板的合理设计参数参考值。基于模型的受力特点,提出了近似变形曲线的数学表达式,并将计算曲线与试验观测曲线进行了比较。结果表明,计算曲线与实测曲线基本吻合,能够反映真实的沉降情况。在此基础上推导出层间距的计算公式,并给出了设计参数的确定方法,为桥头柔性搭板的设计提供了参考依据。     

路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响

对设置搭板的路桥过渡段路面进行简化,应用Abaqus有限元软件建立了三维路桥过渡段计算模型,并采用drucker-prager弹塑性本构模型来描述路基(包括地基)土材料的本构关系.通过计算得到了一定差异沉降下搭板最大垂直变形的指数表达式,搭板性能参数与最大垂直变形和路桥过渡段差异沉降的关系;并通过改变搭板厚度和长度分析了路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响,结果表明在一定的差异沉降影响下,增加板厚对板受力与变形都有利,增加板长仅对搭板受力有利.     

土工格室柔性搭板在路桥过渡段的应用研究

针对公路桥头跳车现象,利用有限元数值分析方法,对由土工格室加筋构成的柔性搭板处治桥头跳车进行了技术研究。通过分析路基填料类型,土工格室柔性搭板长度、土工格室高度、土工格室搭板层数及竖向间距等因素对路基沉降的影响,得出了较有意义的设计参数,从而优化了设计并指导施工。     

冲击荷载下粘弹性地基上弹性道面板响应分析

建立了冲击荷载作用下粘弹性地基上弹性道面板力学计算模型,较真实地反映了工程的实际情况,对自由边界条件下板的运动方程,采用有限傅立叶变换等手段进行了求解。并对比了其与弹性地基模型上道面板的弯沉,说明地基粘性效应限制了板的冲击挠度的发展,对工程设计的改进具有一定意义。     

移动荷载作用下沥青混凝土桥面铺装层动力响应分析

为了准确地分析铺装层的受力状态,将车辆荷载简化为移动均布荷载,采用有限元法分析了铺装层在移动荷载作用下的动力响应。分析结果表明,在移动荷载作用下,以较低的速度行驶对铺装各层应力影响较大,各应力分量与移动荷载速度基本呈线性关系;刹车情况下离表面较近区域不再经历正反两次剪应力作用,只是离表面较深处存在很小正反剪应力作用;最大水平剪应力发生在铺装表面,且随深度的增加迅速减小;水平荷载对水平剪应力影响很大,随着水平力系数δ增大,在同一铺装层深度处的最大水平剪应力增加比较明显;在相同δ的条件下,随着深度的增加水平剪应力越小。通过上述分析,提出桥面铺装层控制性设计指标,从而为桥面铺装设计提供理论依据。     

有轨电车荷载作用下路基结构动力响应分析

采用有限元程序ABAQUS建立数值模型,研究有轨电车路基在荷载作用下的动应力变化规律,分析有轨电车动应力随着不同行车速度、路基横断面位置、路基深度的传递规律,同时分析不同基床结构与地基土下动力响应的变化情况。结果表明：动应力在路基中呈现出两端大,中间小的特点,总体上呈马鞍形分布;有轨电车轮载所引起的附加应力快速衰减,在深度达到0.7 m左右时,动应力衰减一半;路基结构中的动应力随基床结构弹性模量的增大而逐渐减小,并且受基床底层弹性模量影响更大;随着地基土弹性模量增大,路基结构内动应力会略微增大,但路基结构的竖向位移会大大减小。     

移动荷载下路面结构应力响应分析

实际中汽车总是以一定的速度行驶在路面上,首先将汽车荷载简化为移动的均布荷载,借助大型有限元软件ABAQUS,利用三维动力有限元方法,分析了移动荷载下车辆正常行驶状态、慢速行驶及刹车情况时路面结构内部应力响应规律。分析结果表明,较低的速度将会使路面结构内部产生更大的应力,各应力分量与速度变化基本呈线性关系;刹车过程中在路表面产生的水平荷载对路表面层附近的水平剪应力影响相当大,在刹车较频繁区域,提高面层及其层间接触面的抗剪强度,可减少或防止推挤、拥包等病害的出现。分析结果可为路面结构设计和路面施工提供理论参考。     

跳车作用下沥青路面的细观动力响应分析

为了深入研究沥青路面结构受跳车冲击荷载作用时的变形和应力扩展规律,从细观结构角度出发,基于沥青材料的非均质性,利用Monte-Carlo法生成随机骨料,建立了沥青路面结构的二维数值模型。利用Abaqus有限元软件进行了跳车冲击作用下沥青路面的受力性能分析。并在此基础上,对轴重与跳车高度进行了参数分析。结果表明:用细观有限元模型建立的二维模型可以很好地模拟荷载作用下沥青路面的受力形态与应力分布;不同汽车质量对接触压力峰值的影响极为明显,其中汽车质量达到2100 kg时,接触压力峰值最大达到688.75 kN,应力峰值达到3.42 MPa;随着跳车高度的增加,沥青路面的接触压力逐渐提高,且在高度达到75 mm时,沥青路面的接触压力、峰值应力与变形逐渐趋于极限值。     

在动载作用下山岭隧道锚杆的动态响应分析

基于现场监测数据,采用数值分析方法研究了拱桥铺山岭隧道在底部动载作用下隧道锚杆的轴力和锚固水泥浆应力的动态响应规律。随着爆炸应力波传播,无衬砌影响的锚杆轴向拉应力在极短的时间里增加至峰值,最后趋于稳定,有衬砌锚杆轴力一开始都是向受压方向达到峰值,然后逐渐向反方向振动。每根锚杆从锚头到锚尾锚杆单元轴力都是先增加后减小,中间锚杆单元受拉较大。随着动载作用时间推移,无衬砌影响锚杆在动载作用下,锚杆锚固水泥浆应力逐渐上升到峰值并逐渐趋于稳定,每根锚杆的锚固水泥浆应力从锚头至锚尾由负向正方向转变,正负方向水泥浆应力峰值都是由中间向两端逐渐增大。受衬砌影响锚杆锚固水泥浆应力在动载作用后,锚杆锚固水泥浆应力发生多次振动,除了拱腰附近锚杆受到锚固水泥浆应力较小外,其他锚杆的锚固水泥浆应力从锚头至锚尾由正向负转变,峰值大小是先减小再增加。     

FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析

对于Kelvin地基上的混凝土板,利用有限元软件ANSYS,建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的瞬态动力分析模型.通过改变地基阻尼系数和混凝土面板材料阻尼系数,研究路表弯沉的动力响应特征.探计了在不同的荷载频率作用下,路面弯沉峰值的变化规律,得出了刚性路面结构的临界频率.结果表明,阻尼系数越大,弯沉的峰值越小,而且路面阻尼较路基阻尼对弯沉峰值延迟效应更为明显;当加载频率高于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐减小;当加载频率低于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐增大,最后趋近于静力荷载作用下的弯沉值.