客货混运铁路专线轨道振动分析

研究目的:分析客货混运铁路专线客车及货车引起轨道振动的规律。研究方法:通过建立考虑线路随机不平顺的轨道结构连续3层梁模型,论述了运用傅里叶变换法分析轨道结构振动的方法。首先对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。研究结果:分析了客、货列车以不同速度运行时对轨道结构振动的影响。研究表明,在客货混运的铁路专线上,最不利的工况应是货车。在同样的列车速度条件下,货车引起的轨道位移比客车大45%~50%,货车引起的轨道加速度比客车大40%~50%,货车引起的轨道动压力比客车大50%~60%。研究结论:客货混运铁路专线比客运专线和货运专线更易损坏,建设客、货分离的铁路专线是有效的解决方法。     

石灰改良黏性土的物理特性研究

针对不同石灰配比下的改良黏土,分别进行了颗粒分析、击实试验、液塑限试验和渗透性试验,对石灰改良黏土的物理性质进行了研究,为既有线提速铁路路基石灰改良土的设计与施工提供参考。     

线路随机不平顺对车辆—轨道耦合系统动力响应分析

利用有限元法，建立了车辆－轨道耦合系统动力计算模型。在这个模型中，系统被分解为上部结构和下部结构两部上。上部结构为附有二系弹簧系统的整车模型，考虑车体和转向架的沉浮振动和点头振动。下部结构为轨道，钢轨被离散为双层弹性基础上有限长度的梁。对两系统分别用迭代法单独求解。轮轨间的耦合通过轮轨间的相互作用力来实现。同时，将轨道高低不平顺视为平衡各态历经随机过程。运用该模型，对不同线路等级和不同列车速度条件下车辆－轨道系统的垂南随机振动了计算，在时域和频域内对系统响应进行了分析。     

高速铁路轨道结构空间动力分析

利用有限元法建立了包含钢轨、轨枕、弹性垫层、道床和路基为一体的轨道结构空间分析模型。机车和车辆对轨道的作用通过轮对模型求得。在轮对模型中，只考虑一系弹簧，车体总质量平均分配到每个轮对上，轨道结构则处理成双层弹性梁。在对高速铁路轨道结构进行空间分析时，首先利用轮对模型得到随时间变化的作用在各轨道枕上的荷载谱，以此作为轨道结构空间分析模型的输入。文章对ＴＧＶ动车在不同速度下对轨道结构的动力响应进行了分     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道制动力影响因素分析

研究目的:桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路梁-板-轨及层间相互作用机理比较复杂,为研究各轨道及桥梁结构的制动力传递规律及其影响因素,基于有限元法和梁-板-轨相互作用原理,建立多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路空间耦合模型,计算列车制动荷载作用下各轨道及桥梁结构的纵向力与位移,并分析多种因素对制动力传递规律的影响。研究结论:(1)制动荷载作用下的轨道结构纵向力由拉力逐渐变为压力,纵向位移呈现先增后减的趋势;(2)需根据不同的检算部件选取最不利的荷载工况;(3)在检算时需考虑轨道板/底座板刚度的折减,且必须保证其施工质量;(4)采用小阻力扣件时轨板快速相对位移的剧增易带动轨下胶垫滑出;(5)固结机构、桥墩/台采用较大纵向刚度,并保持滑动层的良好滑动性能有利于各轨道及桥梁结构的受力与变形;(6)该研究成果可为桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路的设计、施工及运营维护提供参考。     

高速铁路连续屏障减振效果分析

采用傅里叶积分变换的方法求解轨道结构连续弹性三层梁模型在列车作用下的路基动荷载,并结合大型通用有限元软件ANSYS建立路基-屏障-大地有限元模型,边界上采用等效一致三维黏弹性人工边界来确保波穿过截断面时不产生反射;对比分析了典型连续屏障空沟、填充沟的不同屏障参数对高速铁路引起的环境振动的隔振效果,表明隔振沟越深,隔振效果越明显,增加沟宽对屏障的隔振效果影响很小;填充材料与土体的波阻抗差别越大,其隔振效果越好。     

列车荷载下桥上CRTS Ⅲ型板式无砟轨道挠曲力与位移

针对中国自主研发的CRTSⅢ型板式无砟轨道在运营阶段的受力变形问题, 以梁-板-轨相互作用原理为基础, 考虑钢轨、轨道板、自密实混凝土层及底座板等细部结构的空间尺寸与力学属性, 运用有限元法建立了高速铁路桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型; 计算了列车荷载作用下轨道及桥梁结构的挠曲力与位移, 分析了不同列车荷载作用长度、桥上扣件纵向阻力及墩台顶固定支座纵向刚度对挠曲力与位移的影响。研究结果表明: 在全桥加载情况下, 多跨简支梁桥上钢轨挠曲力在支座处表现为拉力, 跨中表现为压力, 大跨连续梁主桥上钢轨挠曲力在两侧边跨表现为拉力, 中间跨表现为压力, 单线加载时2种桥上有载侧钢轨挠曲力分别达到了38、53 kN, 约为双线加载时的1/2;轨道、桥梁结构纵向力与位移最大值不同时出现在同一工况下, 需要根据不同的检算部件选取最不利的列车荷载作用长度, 并将ZK活载中的集中力设置在跨中位置; 采用小阻力扣件可以改善钢轨受力与变形, 简支梁桥和连续梁桥上钢轨最大挠曲力分别减小了35%和22%, 钢轨纵向位移分别减小了7%和5%, 但轨板相对位移分别增大了26%和30%, 需加强观测以控制钢轨的爬行; 从轨道及桥梁结构的安全性与耐久性角度考虑, 建议将墩台顶纵向刚度控制在设计值的1.0~1.5倍范围内。      

轮轨相互作用有限元分析

本文在Ｋａｔｏｎａ工作的基础上，发展了一种新的接触摩擦单元。这种单元能够模拟具有初始裂缝或无初始裂缝两物体间的摩擦滑动、张开和闭合过程。运用虚位移原理和结合考虑接触面上的约束条件，建立了接触摩擦问题增量形式的有限元刚度矩阵和荷载向量。在程序设计中，这种新单元可用标准的有限元集成规则组装到有限元程序中，作为实际应用的例子，文章了轮轨相互作用问题，并与不考虑接触摩擦影响的有限元分析是有效的，具有算法简