Static and Dynamic Instabilities of Bogie Railway Vehicles with Linkage Steered Wheelsets

The root loci of a type of bogie railway vehicle with linkage steered wheelsets are discussed and contrasted with those of conventional configurations. Approximate solutions of the equations of motion are used to derive stability criteria associated with the various modes of static and dynamic instability that are identified. The physical origin of each form of instability is discussed. It is shown that, in addition to the more common forms of dynamic instability arising from the joint action of creep, conicity and inertia, other forms of static and oscillatory instability are the result of structural asymmetry and wheelset articulation.     

大跨度斜拉桥的静风失稳特性

大跨度桥梁发生静风失稳的临界风速可能低于动力失稳的临界风速.结合斜拉桥的结构特点,探讨了已有的非线性失稳分析方法,提出了一种静风失稳的复合标准判断方法,基于MSC.MARC和Python脚本语言,综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性影响,探讨了大跨度斜拉桥空气静力失稳特性.结果表明:升力系数和力矩系数在大跨桥梁静力失...     

Coupled vibration analysis of Maglev vehicle-guideway while standing still or moving at low speeds

Dynamic instability, that is, resonance, may occur on an electromagnetic suspension-type Maglev that runs over the elevated guideway, particularly at very low speeds, due to the flexibility of the guideway. An analysis of the dynamic interaction between the vehicle and guideway is required at the design stage to investigate such instability, setting slender guideway in design direction for reducing construction costs. In addition, it is essential to design an effective control algorithm to solve the problem of instability. In this article, a more detailed model for the dynamic interaction of vehicle/guideway is proposed. The proposed model incorporates a 3D full vehicle model based on virtual prototyping, flexible guideway by a modal superposition method and levitation electromagnets including feedback controller into an integrated model. By applying the proposed model to an urban Maglev vehicle newly developed for commercial application, an analysis of the instability phenomenon and an investigation of air gap control performance are carried out through a simulation.     

Characteristics of Guided-Steering Railway Trucks

The dynamic characteristics of guided-steering railway trucks are described both in a general sense and in terms of a specific design. Stability margins and curving performance have been predicted and are compared for both conventional and steered vehicles. It is shown that guided-steering trucks exhibit modes of instability which, although surmountable by proper design, are not found in conventional trucks. In particular, a low conicity, divergent, leading truck instability is described together with a companion high conicity, divergent trailing truck instability. Curving and dynamic performance for steered vehicles is shown to have the potential of being far superior to that of comparable conventional vehicles. Factors influencing the design of steered rail vehicles are presented and discussed.     

基于侧向稳定性的圆曲线路段设计指标研究

车辆在附着系数较小的圆曲线路段转向时,轮胎会处于非线性区内工作,此时基于线性理论的侧向稳定性分析方法会产生较大误差.建立6自由度非线性车辆系统模型,分析其处于非线性域与线性域下不同的特性状态,得到不同车速、路面附着系数下使车辆系统处于临界状态的圆曲线路段半径、超高设计指标.对线性域与非线性域内的车辆系统分别采用基于线性...     

半成岩地层高边坡失稳成因分析与治理

为研究半成岩类型高边坡的失稳机理和破坏模式，选取兰海高速陇南段某半成岩地层高边坡失稳工点，从工程地质、气象条件、变形特征等多方面对失稳成因进行分析，并根据潜在滑面进行了边坡稳定性计算，据此提出了该高边坡加固治理措施。     

基于强度折减法的牵引式滑坡稳定性分析及防治对策研究

牵引式变形破坏是滑坡失稳的一种重要模式。基于某牵引式工程滑坡的地质成因和失稳机理,利用有限元软件建立滑坡三阶段数值分析模型,采用土工强度参数按步长进行场变量折减的方法,以弹塑性迭代计算发生不收敛,并结合坡面特征点产生位移突变作为失稳临界判据,分析了滑坡处于原始状态以及后继开挖和工程支护三阶段模型分别在天然和暴雨两种工况下的稳定性安全系数。针对工程支护后是否会发生越顶剪出或局部失稳的可能性问题,根据强度折减计算终止的坡体塑性应变场,提取塑性贯通区以确定局部失稳的最危险滑面,进行了可靠度评价。根据分析结果,提     

多级滑面条件下堆积体滑坡稳定性分析

以鄂尔多斯高原玻璃沟堆积体滑坡为研究对象,从工程地质和数值分析角度对形成机制及稳定性展开研究。研究表明:滑坡目前处于不稳定状态,暴雨、地震等极端工况下极易失稳;降雨和地表水汇集入渗是导致滑坡失稳的直接诱因;玻璃沟滑坡为牵引式多级滑动。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

QY50汽车起重机回转台失稳分析

QY5 0汽车起重机回转台失稳问题本质上是不规则平板的失稳。通过坐标变换把任意形状的四边形变换到 2× 2单位正方形区域里进行计算 ,然后从弹塑性力学板壳理论出发 ,采用 pb - 2位移函数作为分析平板失稳时板的挠度曲线函数 ,对求解任意形状四边形平板发生屈曲时的临界载荷的算法进行了探讨。推导了求解屈曲临界载荷的刚度矩阵方程。这套算法与有关分析平板屈曲的有限元法及有限样条法相比 ,其优点是不需要对平板进行单元划分 ,而是把整个板作为一体来研究 ,计算量大为降低。     

某公路顺层边坡失稳影响因素及破坏机制

顺层边坡开挖形成大量岩体结构复杂、稳定性差的边坡,在工程开挖及降雨的影响下,出现不同规模的变形失稳现象,严重影响工程建设和运营期间的安全。通过某公路顺层边坡在施工过程中产生失稳现象的研究,分析了边坡失稳影响因素,探讨了边坡变形破坏模式。     

7A04铝合金矩管压弯构件稳定性有限元分析

为研究7A04铝合金矩管压弯构件稳定性承载力、失稳模态和变形性能,通过Abaqus软件建立有限元模型,并与已有试验数据进行对比,验证了有限元模型的可行性.在此基础上,建立了7A04铝合金矩管压弯构件的有限元模型,并进行参数分析,研究长细比、偏心率和偏心方向对压弯构件稳定性承载力和失稳模态的影响.结果表明,绕弱轴偏心的压弯构件全部发生平面内失稳,绕强轴偏心的压弯构件发生平面内失稳和平面外失稳2种模态;数值计算得到的稳定承载力相关曲线与按《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)公式计算的稳定承载力相关曲线对比的结果表明,公式计算值保守,不适用于7A04铝合金矩管压弯构件,需要进行改进与修正.     

郑州龙湖鼎形斜拉桥设计与分析

以郑州龙湖鼎形斜拉桥为背景，对桥梁的方案构思、桥塔造型和总体结构设计等进行了详细介绍；并采用MIDAS CIVIL软件空间杆系有限元的方法，对桥梁结构在施工状态和运营状态进行了静力计算分析，同时针对斜拉桥4种不同的荷载作用工况进行了整体稳定性分析。结果表明：桥梁总体造型美观，结构设计合理，桥塔和主梁静力验算结果满足设计要求；桥梁结构的第一阶失稳模态对应的稳定安全系数为30左右，整体稳定性满足要求，且失稳模态主要表现为桥塔横向面外失稳。     

The stability mechanism and its application to heavy-haul couplers with arc surface contact

To investigate the stability mechanism of a type of heavy-haul coupler with arc surface contact, the force states of coupler were analysed at different yaw angles according to the friction circle theory and the structural characteristics of this coupler were summarised. A multi-body dynamics model with four heavy-haul locomotives and three detailed couplers was established to simulate the process of emergency braking. In addition, the coupler yaw instability was tested in order to investigate the effect of relevant parameters on the coupler stability. The results show that this coupler exhibits the self-stabilisation and less lateral force at a small yaw angle. The yaw angle of force line is less than the actual coupler yaw angle which reduces the lateral force and the critical instability. An increase in the friction coefficient of the arc contact surfaces can improve the stability of couplers. The friction coefficient needs to be increased with the increase in the maximum coupler longitudinal compressive force. The stability of couplers is significantly enhanced by increasing the secondary suspension stiffness and reducing the clearance of the lateral stopper of the locomotives. When the maximum coupler compressive force reaches 2500 kN, the required friction coefficient reduces from 0.6 to 0.35, which notably lowers the derailment risk caused by the coupler. The critical instability angle of the coupler mainly depends on the arc contact friction coefficient. When the friction coefficient is 0.3, the critical instability angle was 4–4.5°. The simulation results are consistent with the locomotive line tests. These studies establish meaningful improvements for the stability of couplers and match the heavy-haul locomotive with its suspension parameters.     

基于模糊综合评判的十天高速公路边坡失稳研究

以十天高速公路汉中段工程为依托,通过实地调查、分析评价,研究确定了公路边坡失稳的模糊综合评价所需的因素集、评价集、隶属函数及因素集的权重,构建了模糊综合评价模型,对公路边坡失稳进行了综合评判,确定出了典型灾害点的危险度等级。评判结果为:该边坡稳定性为高危险度,必须加固处理。     

砒砂岩遇水失稳对公路影响试验研究

在甘肃陇东地区G327线镇原至王咀子段部分区段存在典型的砒砂岩-黄土二元地质结构，遇水后会产生失稳变形。为研究该变形对公路的影响，利用室内模型，测量了不同上覆荷载和不同含水率下的砒砂岩位移，并进行了砒砂岩崩解试验。结果发现：砒砂岩在自然状态下强度较高，遇水后变形量逐渐增加，达到一定值后迅速失稳破坏，从而引起上部黄土失稳变形；由此引起的路基变形、路面残留堆积物，对整个公路施工及后期运行均会产生严重影响。因此在此类公路修建过程中，应通过采用封堵顶部黄土层中发育的落水洞、支护黄土-砒砂岩二元结构的坡面并在底部设置截排水沟的工程措施，来防止砒砂岩-黄土二元结构的变形失稳，确保公路安全运行。     

煤系地层陡坡路基失稳机理及处治方案研究

文中结合贵州省贵安新区某道路工程,对煤系地层陡坡路基失稳机理进行分析,认为滑带的形成及路基的加载是边坡失稳的主要原因。根据滑坡推力计算结果,采用以抗滑桩支挡为主体,辅以截排水系统、挡墙、浆砌片石护面墙的边坡处治方案。抗滑桩按抵挡住全部下滑力进行设计,通过Geo-Studio软件对抗滑桩的治理效果进行数值模拟,结果显示坡体内部位移最大值由2.0 m降至5.5 cm,稳定性系数由0.97升至1.687。边坡整体处于稳定状态,治理效果良好。     

裂隙位置及深度对膨胀土边坡稳定性影响分析

降雨入渗引发裂隙性膨胀土边坡失稳是一种常见的工程地质灾害。在有限元方法中考虑裂隙的存在及降雨过程中裂隙的愈合对膨胀土渗流特性和强度特性的影响,研究了裂隙位置及深度对膨胀土边坡渗流及稳定性的影响。结果表明:裂隙的存在对边坡的渗流及稳定性均有显著的影响。入渗的雨水将集中在裂隙周边的风化土层内,裂隙发育深度决定了潜在滑移面的位置,一旦边坡失稳多呈现浅层滑坡的特点。裂隙位于上坡面和下坡面的稳定性均低于裂隙位于坡顶时的稳定性;随着裂隙深度的增加,边坡稳定性逐渐下降,但下降趋势减缓。     

“暂态”饱和-非饱和边坡稳定性分析方法研究

针对"暂态"饱和-非饱和边坡的稳定性问题，推导考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的边坡安全系数计算公式，开发可以自动搜索滑动面位置的"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析程序，并采用该程序研究算例"暂态"饱和-非饱和边坡安全系数与失稳模式的演化规律，分析不同因素对边坡安全系数的影响程度。研究结果表明：提出的能同时考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的改进瑞典圆弧法，可以有效解决"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析的问题；边坡失稳模式由深层整体破坏转变为浅层局部破坏时，存在一个可以采用降雨入渗区深度定义的阈值；降雨入渗区深度小于该阈值时，边坡安全系数迅速降低，滑动面最大深度快速减小，边坡失稳模式表现为深层整体破坏；降雨入渗区深度大于该阈值时，边坡安全系数持续降低，滑动面最大深度缓慢增大，在边坡浅层形成一块滑动带，边坡失稳模式表现为浅层局部破坏；"暂态"水压力对边坡稳定性的影响有利有弊，孔隙水重力、软化对边坡稳定性不利，非饱和强度对边坡稳定性有利；不考虑"暂态"水压力的抗滑力矩与下滑力矩之比小于滑动面"暂态"水压力及滑体侧向"暂态"水压力引起的抗滑力矩与滑体侧向"暂态"水压力引起的下滑力矩之比时，"暂态"水压力对边坡稳定性有利，反之则不利。     

王北凹隧道洞口及浅埋段安全风险评估及控制措施

受山区地形的限制,山岭隧道洞口及浅埋段地质条件一般较为恶劣,容易造成洞口失稳、大变形等风险,对隧道的安全施工形成较大隐患。基于王北凹隧道的地质勘察资料、水文地质资料及相关设计资料,通过专家调查法对隧道洞口及浅埋段风险源进行辨识与排序,对其失稳可能发生的风险等级进行了分析,并提出了相应的风险控制措施。