落石冲击作用下棚洞-拦石墙顶板及缓冲层的动力响应

以黔张常铁路（黔江—张家界—常德）为例，采用离散元软件PFC3D与有限差分软件FLAC 3D进行耦合计算，研究落石冲击棚洞-拦石墙顶板及缓冲层的动力响应，优化棚洞-拦石墙顶板及缓冲层设计，并对掺有轮胎颗粒的缓冲层进行研究。结果表明：可适当减小棚顶厚度，达到减轻结构自重与节省原料的目的，但棚顶厚度不宜小于0.4 m；适当增加缓冲层厚度可以减小落石冲击力，从而减小顶板挠度与应力，且缓冲层厚度不宜低于0.50 m；缓冲层添加20%～30%轮胎颗粒能有效提升缓冲层防护效果。     

桥墩泡沫铝基组合防撞装置耗能机理及缓冲效果

滚石灾害严重威胁山区铁路桥墩建设及运营安全。针对现有桥墩防撞装置存在缓冲效果差、不易安装修复等不足，开展防撞装置耗能机理及缓冲效果研究，提出采用具有优良耗能缓冲性能的泡沫铝和聚氨酯材料多层组合的防撞装置。结果表明：泡沫铝和聚氨酯材料均具有稳定的变形破坏模式和较长的应力平台区，可持续稳定地吸收能量；组合结构耗能效果与缓冲材料的厚度和密度分布相关，增加泡沫铝材料厚度和密度，组合结构吸能总量增幅较大，吸能效率和吸能稳定性受组合结构中的聚氨酯材料的影响较大；防撞装置缓冲材料按上层（表层）50 mm聚氨酯、下层（底层）50 mm泡沫铝的双层结构配置，防护效果最佳。     

基于落石计算的半刚性拦石墙设计

为克服传统刚性拦石墙截面大、场地适宜性差、抗冲击能力有限的不足，提出一种半刚性拦石墙结构。该结构以桩板体系为主要受力构件，背后填筑缓冲土堤，在有效增强结构抗冲击力能力的同时，保证结构体系布设的灵活性和场地的适宜性。半刚性拦石墙的布设应在对陡崖沿线所有代表性剖面落石运动路径预测和弹跳高度计算的基础上，结合现场地形情况，优选坡度缓、落石弹跳高度小、运动速度小、远离被保护对象的位置，其走向延伸长度选取保护区段长度加5～10m长的安全储备，有效拦截高度选取走向沿线各计算剖面落石最大弹跳高度加1m高的安全储备。改进了落石冲击力计算方法，并以落石对缓冲土堤的冲击力和土压力为荷载依据进行半刚桂拦石墙的结构设计。     

轨道车辆橡胶弹性元件燃烧性能与设计结构的关系

EN 45545-2:2000标准中列出了轨道车辆橡胶弹性元件的燃烧性能参数并要求测试试样的结构需与产品的结构保持相关性。文章通过试验研究表明，对于纯橡胶的弹性元件，燃烧性能随着橡胶厚度的不同而不同，橡胶厚度为6 mm左右时燃烧性能最差，随着橡胶厚度的增加而改善，当橡胶厚度超过15 mm后，改善效果不再明显；对于橡胶与钢板复合的弹性元件，橡胶厚度在15 mm以内时，钢板明显影响橡胶的燃烧性能，可使其燃烧性能参数MARHE、D_S,max大幅降低；对于橡胶与钢板叠层复合的弹性元件，对橡胶起到分隔作用的钢板能够明显改变橡胶的燃烧性能，钢板间距越小，改变程度越大，燃烧性能参数MARHE、D_S,max越小。因此，橡胶弹性元件的燃烧性能参数值与试样的形状和尺寸相关，即与产品设计结构相关，不应认为是橡胶材料的固有基础性能。     

落石冲击UHPC棚洞板砂土层缓冲性能研究

砂土作为常用的缓冲材料,广泛用于山区落石防护结构.为评估其对落石冲击UHPC棚洞板的缓冲性能,运用LS-DYNA软件建立UHPC棚洞板及不同厚度砂土层的有限元模型,分别模拟50,100,150,200 kJ能级下的落石冲击作用,在此基础上从落石冲击力、砂土层耗能比例、板的动力响应等多方面对比不同厚度砂土层的缓冲性能.结...     

基于落石模型试验的棚洞垫层力学响应及优化设计

结合边坡落石灾害现状,基于落石模型试验,系统分析落石质量、下落高度、垫层厚度、加筋位置、加筋材料等因素对落石冲击力及其动态演化的影响,揭示落石冲击棚洞的动力响应规律,结合垫层自重与落石冲击作用双因素影响确定垫层最优厚度,并对垫层设计提出优化建议。结果表明：随着垫层厚度增加,棚洞所受落石冲击力呈非线性减小,减小幅度先大后小而后趋于稳定;在同一垫层厚度下,棚洞所受落石冲击力随落石高度和落石质量近似呈线性增大;当复合垫层设计为“5 cm河砂+聚苯乙烯泡沫(EPS)+10 cm河砂”时,落石中心处土压力峰值相较于纯河砂垫层降低约60%,缓冲耗能效果最佳;通过多元回归分析得到了落石冲击力计算公式,且计算结果与实验数据吻合良好。     

软岩隧道EPP混凝土受力特征及卸压效果分析

研究目的:软岩隧道在运营期间由于围岩蠕变导致隧道衬砌发生大变形及开裂，严重影响运营安全。在前期试验取得的EPP(聚丙烯)泡沫混凝土力学参数的基础上，开展软岩隧道EPP泡沫混凝土缓冲层受力特征及卸压效果分析，提出一种抵抗隧道围岩蠕变、减小衬砌变形的方法，为类似隧道工程设计提供参考。研究结论:(1)EPP泡沫混凝土作为软岩隧道缓冲层对衬砌受压有良好的改善效果；(2)以EPP泡沫颗粒含量为64%的混凝土作为缓冲层且厚度为0.8 m时，衬砌受到的压应力最小，衬砌处于全断面受压状态，且极限承载能力最高；(3)缓冲层的让压量是决定其卸压效果的直接原因，缓冲层EPP泡沫含量越高，厚度越大，让压量就越大，卸压效果最好；(4)EPP泡沫混凝土应用于土木工程领域铁路和公路工程方向软岩隧道初期支护与二衬之间缓冲层结构中，其应用前景广阔，为进一步改善EPP泡沫混凝土卸压性能及提升工程实用性，需对材料配合比及压缩特性开展优化研究。     

绝缘护层对动车组电缆连接器雷电冲击闪络电压的影响分析

为提高动车组高压设备箱电缆连接器端部中心点到箱体内壁间空气间隙的雷电冲击电压耐受值,基于串联介质分压原理和静电场理论,分析护层结构及位置对改善电场分布、提高雷电冲击闪络电压耐受性能的可行性。通过理论及仿真验证不同厚度、不同安装方式的护层组合安装方式的设计效果,表明空气间隙中加装的护层厚度及位置影响电场强度分布。试验结果表明:2mm厚护层经50次左右的试验后被击穿;大于3mm厚的护层经300次试验后依旧完好。紧贴电缆连接器端部,包覆两层护层后的雷电冲击闪络电压值可达235kV,提高值为80kV,结论可为现场应用加装护层提高间隙雷电冲击闪络电压耐受值提供依据。     

钢-混组合结构抗剪栓钉的群钉效应研究

栓钉剪力连接件是组合结构中保证组合效应不可或缺的关键部件，在使用过程中总是同时使用多个栓钉连接件。因此，为研究栓钉群钉效应作用时的不均匀系数与抗剪性能，采用Ansys APDL进行参数分析，改变栓钉的间距和钢板厚度，以?22 mm栓钉群钉为研究对象。此外，为研究栓钉群钉的损伤后行为，设置不同间距，分别减小栓钉端部、中部、尾部的有效截面。计算结果表明，由于摩擦力的存在，与单钉相比，只要是多钉的推出试验，都会存在抗剪性能下降的情况，并不全是受群钉效应影响；弹性阶段不均匀剪力演高度呈月牙状，但是随着间距减小，塑性阶段不均匀剪力由月牙状向线形转变，端部的不均匀系数不断降低，尾部的不均匀系数提升，沿高度最大不均匀系数差异接近10%;弹性阶段钢板厚度改变时，不均匀系数仅发生5%变化，塑性阶段约1%,相比于栓钉间距，钢板厚度对不均匀系数的影响有限；栓钉的平均抗剪承载力随栓钉间距变化呈指数关系，栓钉的平均抗剪刚度随间距变化呈线性关系，间距越密集，平均抗剪承载力和平均抗剪刚度越低，拟合公式与计算结果吻合，相关系数均大于0.9;栓钉间距与直径比值大于6.8时，抗剪性能变化已不显著；对于越密集的栓钉群，削弱...     

大跨度铁路钢桥桥面防水铺装层结构形式研究

防水铺装层是桥梁结构的重要组成部分，其优劣直接影响桥梁结构耐久性。不同于公路钢桥面铺装，大跨度铁路钢桥面防水铺装层设置于道砟以下，不直接承受车轮荷载，不易检查，维养难度大。通过对铁路钢桥面铺装层结构受力特性进行计算分析，对比研究4种不同铺装层结构钢桥面板及铺装层力学性能。分析表明：由于道砟的扩散效应，车轮荷载传递到铺装层表面一般较均匀，随着弹性模量或铺装厚度增加，铺装层整体参与桥面受力，钢桥面受力略有改善，桥面局部位移减小；传统的道砟槽板铺装层结构厚、刚度大，活载作用下钢桥面板应力及变形较小，但结构质量增加引起的桥面板应力和变形反而更高；对不同铺装层进行全寿命周期经济性比较表明，复合钢板铺装层整体经济性较优。     

阻尼浆对地铁车体铝型材地板减振降噪影响测试研究

为研究某种阻尼浆材料对地铁车体铝型材地板的减振降噪效果,在声学实验室内,对没喷涂阻尼浆的地板、喷涂2 mm和4 mm厚阻尼浆的地板分别进行了阻尼和隔声特性测试分析。结果表明,喷涂阻尼浆可显著提高铝型材地板结构的模态阻尼比和隔声性能,且随阻尼层喷涂厚度的增加,阻尼和隔声量提升越显著。     

减轻乘员二次碰撞损伤的列车铝蜂窝吸能桌耐撞性研究

为提高我国列车的被动安全性,设计一种蜂窝蒙皮夹层结构吸能桌,能够有效降低列车碰撞时乘客与列车固定桌的碰撞损伤。采用全尺寸法建立蜂窝结构全尺寸有限元模型,用准静态试验和动态冲击试验验证蜂窝全尺寸模型有效性,然后使用Hypermesh建立蜂窝夹层结构吸能桌的数值仿真模型,先后验证了吸能桌的承载强度和被动安全防护性能。垂纵向承载强度校核结果表明,吸能桌在垂纵向均布载荷作用下产生很小的永久塑性变形,承载强度满足GM/RT 2100 issue 5等标准要求;标准50th混Ⅲ男性假人与现有餐桌和吸能桌的滑台碰撞仿真结果表明,吸能桌相比现有桌能够明显改善乘员的运动姿态,有效地降低乘员的碰撞损伤。然后,探究了蜂窝夹层结构的蜂窝胞元厚度t1和蒙皮厚度t2对假人撞击力F和胸部压缩量THCC的影响情况,结果表明当胞元壁厚和蒙皮厚度变化时,吸能桌对假人防护效果先是变好,然后变差,胞元壁厚的影响程度较蒙皮厚度大。最后对不同厚度参数组合下假人损伤进行综合评价,结果显示t1和t2分别为0.10 mm和0.22 mm时损伤综合评价最优。     

基于渐进失效理论的碳纤维/泡沫夹芯设备舱底板强度仿真

设备舱底板在列车行驶过程中会受到气动载荷与石子冲击的影响，其强度直接影响到设备舱内的设备安全。文章基于渐进失效分析理论和刚度退化模型，在验证仿真建模的准确性后，建立了碳纤维/泡沫夹芯设备舱底板的静强度与低速冲击工况下的有限元模型。基于有限元模型分析了设备舱底板在5种静强度工况下的失效因子、应变和失效载荷，讨论了200 J、300 J、400 J、500 J的冲击能量以及100 mm、200 mm、300 mm的冲头直径对设备舱底板抗冲击性能的影响。结果表明，设备舱底板满足静强度要求，其失效载荷为63.0 kPa,最大失效因子及最大应变位置位于螺栓孔周围；冲击接触力峰值、上面板凹陷深度及各铺层的基体失效面积随冲击能量的增加而增大，而冲头直径的变化对设备舱底板的低速冲击性能影响较小。     

隧道衬砌空洞敲击回声特性

为提高隧道衬砌空洞检测效率、指导隧道衬砌空洞自动敲击检测装置研制，开展隧道衬砌空洞敲击回声特性研究。依托我国双线隧道结构形式建立隧道衬砌声-结构耦合模型，以边长分别为0.4,0.6和1.0 m、衬砌厚度分别为0.05,0.15和0.35 m的9种空洞为重点，仿真分析敲击力、敲击点位置、空洞边长和衬砌厚度与衬砌回声声场分布特性间的关系；通过模型试验，验证仿真模型参数设置及仿真分析方法的可靠性。结果表明：空洞边长越大或空洞处衬砌厚度越小，基频越低；9种空洞的振动主频在318～1 837 Hz，计算时按200～2 000 Hz取值，该范围下隧道空间内声模态对隧道衬砌敲击回声声场分布影响较小；为识别边长0.4 m、衬砌厚度0.15 m的最小空洞，敲击力幅值应不小于5 kN，脉冲宽度应不大于0.3 ms；回声采集传感器应布设在距敲击点不大于1.0 m，且与敲击点轴线夹角不大于30°的范围内；面积不小于1.0 m²、衬砌厚度小于0.20 m的空洞，其敲击回声声压级超过50 dB，空洞特征易于识别。     

对高速铁路声屏障降噪效果影响因素的探讨

通过对现场铁路列车辐射噪声测量和理论分析计算，结合影响铁路声屏障降噪效果主要因素，得出如下结论：当列车运行速度低于250km／h时，对铁路沿线1～2层噪声敏感点建筑，采用防撞墙既有效又经济；声屏障相对越高、距轨道中心线越近，降噪效果越好。     

混合悬浮电磁铁结构优化设计

相比其他悬浮模式，混合悬浮具有节能环保、快速高效等优势，是未来悬浮模式发展的重要方向之一。文中提出一种优化的混合悬浮电磁铁结构，利用等效磁路法对电—磁关系进行推导，通过ANSYS仿真分析不同钢板尺寸下的电磁场变化，综合理论和仿真结果，对钢板结构提出改进方案，并通过仿真对结构尺寸进行优化设计；根据某型磁浮列车的悬浮力要求，通过三维仿真对永磁体厚度等参数进行优化设计；最后利用试验台进行悬浮力试验，对比仿真和试验结果。结果表明，改进后的电磁铁能减小漏磁，与传统结构相比悬浮力增大约15%；仿真结果与试验结果接近且根据实例设计的电磁铁能满足各工况悬浮能力的要求。     

重载铁路翻浆病害聚氨酯半刚性层整治技术现场试验研究

针对重载铁路翻浆冒泥病害这一"老大难"的问题,提出在基床表层增设聚氨酯碎石复合半刚性加强层结构,并开展材料力学特性试验、施工工艺以及现场测试三方面研究。研究表明:级配碎石掺9%聚氨酯胶水,孔隙率低、固化时间快、强度大、耐久性好,且混合料常温下初凝时间40 min,初凝强度5.4 MPa,满足天窗点施工和受力条件;半刚性结构层在包神重载铁路瓷窑湾站翻浆冒泥整治试验工点得到运用,施工工艺合理有效,能在有限的4 h封锁天窗时间内完成分段的翻浆冒泥整治工作;现场行车试验显示加强层具有较好的减振效果,减少线路维修、增加线路使用寿命,现场长期监测证明采用聚氨酯胶凝碎石结构层整治翻浆冒泥病害效果显著,聚氨酯半刚性层产生13.21 mm沉降,且后期沉降保持稳定。     

基于粒子阻尼的高速动车组侧墙蒙皮减振研究

高速动车组高速运行时,振动、冲击及气动效应复杂,随着动车组速度的不断提升,侧墙结构振动问题越来越显著。为了解决高速动车组高速行驶时车体侧墙蒙皮的振动问题,提出一种基于粒子阻尼技术的高速动车组侧墙蒙皮设计方法,能够在列车高速行驶时提高它的减振特性。首先建立侧墙结构模型,基于侧墙结构的动力学特性,通过模态分析得到侧墙各阶固有频率及其对应的振型从而确定粒子阻尼器的最佳安装位置。然后对粒子阻尼器的外观和结构进行设计以符合安装要求,再基于离散元理论,通过前面模态分析得出的频率以及阻尼器安装位置建立侧墙结构粒子阻尼器的能量耗散模型,分析阻尼器粒子材质、粒子粒径和粒子填充率对侧墙系统耗能的影响,比较各种配置方案最终耗能值的大小,从而得出粒子阻尼器的最佳配置方案。通过动力学分析和离散元模拟发现,设计粒子材质为铁基粒子、粒径为2 mm,填充率为95%的粒子阻尼器耗能值最大,减振效果最好。最后搭建试验台进行验证。试验结果表明：侧墙结构敏感区域安装仿真所设计粒子阻尼器减振效果平均可达65%以上,各阶频率对应峰值降幅明显,证明了粒子阻尼在高铁侧墙中应用的有效性。研究成果为动车组侧墙蒙皮的减振降噪提供一种新的思...     

采用低电压滤清装置降低柴油机排烟浓度的研究

介绍了一种用于运输式或固定式柴油机的低电压排气烟尘滤清器。该滤清器由带负电的铁丝网板（负极）和带正电的装在钢板容器内的碳纤维毡组成。对这种装置的试验结果表明：（１）本装置具有良好的烟尘滤清效果，其烟尘浓度降低率可达到６０％－７０％；（２）在外加电压一定的条件下，滤清器的烟尘降低率，取决于由排气流速和烟尘捕集器（碳纤维容器）长度决定的接触速度，该速度越小，烟尘降低率就愈大；（３）通过振动使烟尘脱落而     

耐冲击地铁车辆设计及整车碰撞研究

针对地铁车辆自身特点进行耐冲击地铁车辆吸能结构设计,提出了耐冲击地铁车辆设计理念,将该地铁头车在撞击过程中的能量吸收过程设计为4级:第1级为车钩缓冲装置缓冲器,第2级为缓冲装置中的压渍变形管,第3级为车钩剪切螺栓,第4级为位于头车前端底架的吸能结构和防爬器等可变形结构.并对地铁中耐冲击车体进行了研究,在车体结构中于指定部位设计大塑性变形结构,即设置专用吸能结构;建立了该地铁头车的车体碰撞模型,进行了各碰撞工况的数值仿真.研究结果表明:在撞击过程中吸能结构从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形,车体客室仅发生弹性变形,大部分冲击动能(超过80%)转化为吸能结构的塑性变形,表明该车具有很好的耐冲击效果.