弹性地基板在移动荷载作用下的振动分析

建立了移动荷载作用下,弹性半空间地基上四边弹性支撑有限板的一种新型力学模型,并以单位力作用下的简支矩形板为基本系统,通过简化约束,利用互等功定理及变分法原理,求解出了在移动荷载作用下该矩形板的解析解.根据机场工程中实测的道面板弯沉值,利用此解析解反算出了板边弹性支撑的刚度系数.通过该方法就可以确定刚性道面板间的接缝传荷能力,从而使道面板的设计更加经济合理.     

边界弹性支撑地基板在移动荷载作用下的振动分析

刚性道面的接缝都具有一定的传荷能力,充分考虑此点可使设计更为经济合理,因此把刚性道面板建立为运动荷载作用下,弹性半空间地基上四边具有弹性支撑有限矩形板,此模型为一种新的力学模型。然后以单位力作用下的四边简支矩形板为基本系统,通过简化约束,考虑板挠曲面微分方程与振型函数在数学及力学上的相似性并利用互等功定理及变分法原理,求解出在匀速移动荷载作用下该矩形板的动力响应解析解。最后根据机场工程中实测的道面板弯沉值,利用此解析解反算出了板四边弹性支撑的刚度系数。通过该方法可以寻找接缝板动力挠度响应问题的一般规律,进而为从理论上找出动态接缝传荷(传剪)能力问题的一般规律提供参考,最终使有限矩形道面板的设计更加有效合理。     

移动荷载下粘弹地基上刚性道面板弯沉求解

文中以一种更符合机场刚性道面实际情况的力学计算模型——移动荷载作用下粘弹性地基上无限大弹性薄板系统来研究道面弯沉的求解。应用线性系统的叠加原理和坐标变换,建立求解系统的动力响应广义积分公式,把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数。利用拉普拉斯和汉克尔变换求板在瞬时点源荷载作用下的解,再结合广义积分得到道面板在移动荷载作用下的弯沉解析解。     

冲击荷载下双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

机场刚性道面是通过具有一定传荷能力的接缝,达到共同工作的目的,基于此建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的新型力学模型。利用变分原理、Laplace变换和互等功定理求解了该系统的位移解析解,计算了弹性地基和粘弹性地基上有限矩形板的动力响应,探讨了地基参数和弹性嵌固边界刚性系数对板的动态响应的影响。得到了冲击荷载下双参数粘弹性地基矩形板系统参数影响的动力特性规律。该研究结果可为路面结构的动力响应分析、板厚设计、参数识别和质量评价等提供理论依据。     

双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的一种新型力学模型,利用Laplace变换,变分原理及互等功定理求解了该系统的位移解析解,并进一步讨论了地基参数和弹性支撑刚性系数对板的位移的影响。经过实例计算,表明结果正确,该研究结果可为路面结构的动力响应分析和质量评价提供一些理论依据。     

双参数粘弹性地基矩形板的振动分析

建立了冲击荷载作用下双参数粘弹性地基上四边弹性嵌固矩形板的一种新型力学模型,利用Laplace变换,变分原理及互等功定理求解了该系统的位移解析解,并进一步讨论了地基参数和弹性支撑刚性系数对板的位移的影响.经过实例计算,表明结果正确,该研究结果可为路面结构的动力响应分析和质量评价提供一些理论依据.     

移动荷载下粘弹性地基上无限大板的稳态响应

针对高速交通体系引起的结构与地基振动问题，采用移动荷载作用下Kelvin地基上的无限大板作为力学分析模型，分析了运动车辆荷载作用下路面体系的动力响应。首先采用三维Fourier变换法导出了板在任意匀速运动荷载作用下的稳态挠度的一般解，然后推导了各种移动荷载作用下板挠度的二维积分解析解，包括恒常和简谐移动矩形均布荷载、线均布荷载、集中荷载，最后采用自适应数值积分算法计算了板在移动集中恒载和移动矩形均布恒载作用下的挠度，比较了两种荷载作用下板挠度的异同。结果表明：上述两种荷载作用下板挠度的差异较小，可尝试将运动车辆作用于路面体系的荷载简化为移动集中荷载阵列考虑。     

横观各向同性轴对称层状弹性体系半空间问题的求解

利用状态空间的基本理论，推导出横观各向同性多层弹性半空间问题在轴对称荷载作用下，层间完全接触条件的解析解，对其弹性常数假定后，可蜕化为各向同性体系下的解析解，便于程序化设计。     

刚性道面上水泥混凝土加铺层系统的动态设计理论研究

讨论移动荷载下弹性半空间地基上的刚性道面水泥混凝土分离式加铺层的动态设计方法。由系统运动方程出发，利用界面连续条件，通过二维Fourier积分变换，求出加铺层板系统在移动荷载作用下的挠度解析解。然后利用高斯积分求出数值解，并以此为基础通过实测值及目标优化反算加铺层厚度。通过实例计算，按本文方法计算的挠度满足工程精度要求。     

沥青隔离层对水泥混凝土道面荷载响应的影响研究

为研究沥青隔离层对荷载作用下的水泥混凝土道面力学响应产生的影响,依托现场实体工程,通过在道面中埋设光纤光栅应变传感器并进行车辆加载试验,实测不同车速、不同荷载作用位置下的道面板底拉应变,分析设置沥青隔离层对水泥道面板受力的影响。结果表明,在水泥混凝土道面中设置沥青隔离层会增大荷载作用下板底拉应变;荷载移动速度越大,设置沥青隔离层对板底拉应变的影响程度也越大;设置沥青隔离层可以起到应力缓冲作用。     

非同时受压矩形钢管混凝土界面传力特性研究

受结构构造、施工方法及制作精度等影响,钢管混凝土桥梁节点区域传力较为复杂,压力荷载传递往往先由钢管或混凝土承担,经过一定长度后再由钢管和混凝土共同承担,钢管和混凝土非同时受压现象较为普遍。界面传力机理决定着非同时受压钢管混凝土构件、节点及界面抗剪连接件的工作特性。基于弹性连续介质层法,利用变形协调条件,建立了非同时受压矩形钢管混凝土界面传力理论分析模型,推导出剪力传递长度及界面纵向剪力的解析表达式。经有限元验证理论分析模型,进行了矩形钢管混凝土界面传力特性的敏感性参数分析,给出了矩形钢管混凝土剪力传递长度和界面纵向剪力的变化规律。结果表明：给出的界面相对滑移、界面纵向剪力、剪力传递长度等解析公式计算精度较高,可为钢管混凝土构件、节点及界面抗剪连接件的设计计算提供理论依据;剪力传递长度是反映钢管混凝土界面传力特征的关键指标,决定着钢管与混凝土协同作用范围及强弱;弹性工作阶段混凝土先受压和钢管先受压时界面剪力传递长度相等,与轴力无关,受界面剪切刚度影响规律相同;界面纵向剪力与轴力成正比;剪力传递长度随界面剪切刚度的增大而减小,与之呈负指数函数关系,随钢管、混凝土的轴压刚度增大而增大,与之呈...     

用半解析半数值法分析Vlazov地基上中厚板受力特性

根据Reissner中厚板理论和胡海昌的简化计算方法,寻求能满足全部自由边界条件的试函数构造2个广义位移,利用伽辽金法并结合数值算例探讨了双参数弹性地基上四边自由中厚板的受力特性,文中方法简便适用,克服了有限单元冗长计算的缺点,其计算精度完全可以满足工程实际的需要。     

Carbody elastic vibrations of high-speed vehicles caused by bogie hunting instability

In particular locations of the high-speed track, the worn wheel profile matched up with the worn rail profile will lead to an extremely high-conicity wheel–rail contact. Consequently, the bogie hunting instability arises, which further results in the so-called carbody shaking phenomenon. In this paper, the carbody elastic vibrations of a high-speed vehicle in service are firstly introduced. Modal tests are conducted to identity the elastic modes of the carbody. The ride comfort and running safety indices for the tested vehicle are evaluated. The rigid–flexible coupling dynamic model for the high-speed passenger car is then developed by using the FE and MBS coupling approach. The rail profiles in those particular locations are measured and further integrated into the simulation model to reproduce the bogie hunting and carbody elastic vibrations. The effects of wheel and rail wear on the vehicle system response, e.g. wheelset bifurcation graph and carbody vibrations, are studied. Two improvement measures, including the wheel profile modification and rail grinding, are proposed to provide possible solutions. It is found that the wheel–rail contact conicity can be lowered by decreasing wheel flange thickness or grinding rail corner, which is expected to improve the bogie hunting stability under worn rail and worn wheel conditions. The carbody elastic vibrations caused by bogie hunting instability can be further restrained.     

弹性地基板模态试验及地基动参数识别

用脉冲锤击法进行了弹性地基上自由板的自由振动模态试验,并用Me scope软件分析传递函数,得到了7阶位移模态和应变模态。在此基础上,对试验结果进行了初步的分析并总结了弹性地基板振动测试的场地经验。对用优质LR12-2元建立的厚板ADS1元进行了Vlasov地基上矩形板的有限元分析,同时对Vlasov地基上板的振型进行了分析,利用刚体模态进行了Winkler地基参数识别,并利用2阶频率,根据模态振型匹配的原则进行双参数地基参数的识别。结果表明:该有限元分析程序具有较强的通用性,地基板的振型呈模态密集区的形式。     

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。     

Natural Frequencies of Bernoulli-Euler Beams Resting on Two Elastic Supports: Application to Railway Vehicles

The purpose of the present study is to investigate the effect of the different parameters of the elastic supports upon which a deformable beam lies, upon the natural frequencies of the system.

The influence of support parameters is obtained by exploiting characteristic transcendental equations. The natural flexural vibrations of the beam are only affected by the stiffness of the supports over a very restricted range; outside this range the frequencies are those of a completely free beam or of a beam supported by two simple rigid supports (infinite stiffness).     

矩形桩竖向受荷三维弹性变分解

矩形桩作为一种典型的横截面非圆形桩，通常采用等效圆形桩的近似方法来分析，未能从理论上考虑桩-土相互作用。针对该问题，结合复变函数保角变换技术提出一种适用于竖向受荷矩形桩的三维弹性变分方法。基于最小势能原理和变分法获得桩位移函数和土竖向位移传递函数的控制微分方程，为克服土体位移传递函数求解域边界形状复杂的困难，应用保角变换将桩-土接触面的复杂边界形状转化为简单边界，并获得了桩位移函数的解析解及土体竖向位移函数的半解析解。使用MATLAB软件编制相应的分析程序，并将分析得到的结果与有限元分析及现有解答进行对比。最后，对影响桩沉降的主要因素进行参数分析。研究结果表明：所得解与有限元分析结果吻合得更好，证明了所提分析方法的正确性；摩擦桩量纲一化的桩顶刚度随桩-土模量比的增加逐渐减小，当桩的长细比增加到某数值时，其对桩顶刚度的影响可忽略不计，即摩擦桩存在有效桩长；相对于摩擦桩，当桩-土模量比较大时，其对端承桩的桩顶刚度影响较小，当端承桩长细比足够大时，可转化为摩擦桩；桩顶刚度随土体泊松比先减小后增加，间接表明其不仅受土体抗剪强度的影响，而且受土体压缩性能的影响；在相同混凝土用量下，当桩-土模量比较小时，与等横截面面积圆桩相比，矩形桩的桩顶刚度明显大于圆桩，当桩-土模量比超过某数值时，二者桩顶刚度逐渐趋于一致；当桩-土模量比较小时，等横截面面积矩形桩随横截面长宽比的增加，桩顶刚度增加。