基于Drucker-Prager模型的振动压实有限元分析 及试验研究

为了研究振动压路机压实特性及振动轮与土壤动态响应关系,利用ABAQUS建立了"振动轮-土壤"有限元模型,讨论了Mohr-Coulomb模型和线性Drucker-Prager模型间的关系及适用条件,分析了振动轮下土壤应力分布特性及土壤参数对振动轮动态响应的影响,并对模型进行了试验验证。结果表明:当摩擦角≤22°时,土体单元应当用Drucker-Prager模型;当摩擦角22°时,土体单元应当用Mohr-Coulomb模型。土壤的竖向应力沿着振动轮轴向呈对称分布,在振动轮行进方向沿着前进方向偏移,且竖向应力随着土壤深度的增加而快速降低。在振动压路机合理工况内,保持工作参数不变,振动压路机振动轮垂直加速度有效值随着压实遍数增加,模型基本正确,得到了压实度与加速度有效值的回归方程,为新型压实度监测系统提供了思路。     

地铁列车引起的地面振动

为了研究地铁列车引起的地面振动,将轨道、隧道结构和列车荷载简化后建立三维有限元动力分析模型,列车按8节车辆编组,以80km／h的速度运行．计算了列车引起的地面振动,以分析隧道地基弹性模量和隧道埋深对地面振动响应的影响,结果表明：列车通过时,地面的竖向振动普遍比横向振动大;在靠近线路中心的区域,竖向振动随到线路距离的增加很快衰减;地面的横向振动有时比竖向的大,计算时不应忽略;地面振动强度和传播范围随地基弹性模量和埋深增加而减小。     

弹性支承块式无砟轨道冲击振动传递衰减特性试验

针对重载铁路弹性支承块式无砟轨道(LVT)在实际应用中出现的弹性部件变形过大、易损坏等问题, 优化设计了既有弹性支承块, 将支承块短侧边坡度由1∶17.00调整为1∶4.85, 取消了块下垫板, 并采用一体化弹性套靴; 为验证设计成果, 建立了传统型LVT和改进型LVT足尺模型, 采用质量为1 120 kg的重载货车轮对, 以20 mm的落高进行落轴冲击试验, 分别从时域和频域角度对比分析了冲击作用下竖向振动在钢轨、支承块、道床板、底座板及地面等结构部件沿线路纵、竖、横向的传递衰减特性。研究结果表明: 轮轨产生的高频振动能量沿钢轨纵向传递, 低频振动能量传递给下部其他轨道结构; 竖向冲击振动在纵、竖向传递的过程中不断衰减且衰减速率逐渐降低, 在支承块和道床板表面横向传递过程中, 向外侧边缘传递振动增大; 相比传统型LVT, 改进型LVT整体弹性系数减小21.1%, 而阻尼系数增大5.4%, 其振动周期、衰减时长、振动峰值分别比传统型LVT小37.0%、21.3%和3.4%, 各结构部位功率谱密度峰值比传统型LVT小30%以上; 改进型LVT轨道结构各部位Z振级比传统型LVT小, 在地面处减小了3.65 dB, 能更有效、迅速地衰减轮轨冲击力和轨道结构振动, 振动水平更低, 降低了冲击作用对环境的影响。研究结果对于开展LVT减振性能试验验证、优化与工程应用有参考价值。      

强夯施工对环境振动的影响分析

利用强夯法加固软弱地基时,其夯击能将以波的形式向外扩散,进而导致周围环境的振动.本文以半无限弹性体理论为基础,考察了瑞利波的径向振动量和竖向振动量沿地基深度的衰减特性,认为竖向振动量是引发环境安全的主要因素;通过现场实测,研究了强夯引起的自由场地地面振动加速度及振动速度随距离的衰减规律,并对隔振沟的隔振效果进行了测试研究.     

大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动响应计算

为向抑振提供准确的参考数据,基于单自由度涡激振动经验线性模型,结合主梁振型、阻尼和涡激力相关性,导出了主梁沿跨向竖向、扭转涡激振动响应,建立了大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动描述体系,并探讨了节段模型涡激振动识别气动参数的方法.以一大跨度斜拉桥为例,计算了主梁在不同风攻角下涡激力相关性及沿跨向竖向、扭转涡激振动响应.结果表明,受涡激力相关性作用,涡激振动振幅沿跨向衰减较快.     

铁路高架车站车致振动实测与理论分析

为了研究铁路高架车站不同区域的环境振动规律,针对某客运专线高架车站,分别在轨道梁跨中、办公间、候车厅布置了三向振动测点,测试了高速动车组以正线速度通过时高架车站内不同区域的环境振动水平,从振动加速度时程、振动加速度级、频谱三方面分析了试验数据;利用车-线-桥耦合振动理论,研究了轨道梁动力响应和列车走行性.研究结果表明:办公间的Z振级达80.7 dB,超出规范限值0.7 dB;高架车站环境振动以竖向为主;办公间竖向振动持时比水平振动长15%;候车厅楼板的横向振动比轨道梁振动持时长1.03 s;振动在由轨道梁向车站楼板传递的过程中,高频振动比低频衰减快.      

高速铁路振动荷载时程的动力反分析

为了求解高速铁路竖向振动荷载时程问题,在用Newmark法求解运动平衡方程的基础上,推导了求解振动荷载的公式,提出了由振动加速度反求振动荷载时程的动力有限元方法。结合秦沈客运专线,计算了列车运行速度分别为230km／h和265km／h时的列车竖向振动荷载时程。发现列车运行速度提高了35km／h时,列车竖向振动荷载最大值增加了16．34kN。结果表明由实测振动加速度可以反求振动荷载,该方法可行。     

压实度自动检测技术及其应用

在现有压实检测技术的基础上，通过分析振动轮-土壤系统的力学模型，建立了相应的运动方程．通过仿真，得到了振动加速度与土壤刚度和阻尼的关系，据此提出通过检测振动轮振动加速度间接反映土壤压实状况的压实度自动检测原理，开发、研制了自动检测系统并应用于工程实践，实测结果验证了振动加速度与土壤压实度之间的强相关性．     

多车辆载荷作用下岩盐公路振动分析

岩盐公路破坏主要是由车辆载荷的振动引起的,公路运营期间所受到的荷载,不只是单一车辆荷载,常常是一列车队荷载,因此仅仅分析单一车辆对公路的作用显然不够全面．这里依据路面实际高程建立路基三维实体模型,基于Ansys程序的二次开发功能,对多车辆载荷作用下的岩盐公路的振动问题进行了分析．结果表明,振动加速度方面受车辆数目的影响较小,基本可以用单车辆的分析近似研究;应力方面,采用3车辆的分析基本可以近似研究多车辆对岩盐公路的作用．     

铁路提篮拱桥车桥耦合振动分析

采用车桥耦合振动理论，分别建立了铁路车辆和提篮拱桥的动力模型及其运动方程．将车辆和提篮拱桥分为2个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统，采用迭代法求解这2个子系统．用自编的车桥耦合振动软件对提篮拱桥的车桥耦合振动进行了分析，并对桥梁的横向与竖向位移、动力放大系数、车辆脱轨系数和轮重减轻率进行了评价，在所讨论的工况下，均满足我国相关规程的要求．