离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

变温重载作用下沥青路面结构动态变形特性研究

采用ABAQUS软件建立沥青路面三维模型,根据某工程所在地区7月份1天代表性温度,考虑沥青路面的材料性质随温度变化的特征,进行变温重载下路面结构温度场及变形分析。改变行车速度、接地压力等,量化不同深度结构层永久变形、剪切蠕变特征。结果表明,永久变形、剪切蠕变值在整个行车道路横向范围内呈正负交替变化;慢速(20～60 km/h)时,车速增大对永久变形、剪切蠕变的减小程度均明显高于快速(80～120 km/h),永久变形、剪切蠕变主要出现在上中面层;行车速度低于60 km/h、接地压力大于0.9 MPa,路面永久变形发展快速增加。在夏季高温季节应限制慢速交通和超载重载车辆,适时错峰出行和洒水降温能有效减少车辙破坏。     

基于响应面法的节段预制混凝土T型梁抗剪性能分析

为研究节段预制混凝土T型梁接缝参数对其抗剪性能的影响,采用中心复合试验与有限元仿真相结合的方法,探究了节段预制拼装T型梁的键齿数量、键齿深度、梁体总长和混凝土强度这4个参数对抗剪性能的影响规律,并进行了相应的响应面回归分析。研究结果表明,运用响应面法得到了节段预制拼装T型梁各参数对其抗剪性能影响的回归方程,其预测结果与有限元仿真的实际结果吻合较好,误差在可以接受的范围内,为后续研究节省了计算成本。研究内容对同类结构桥梁的设计提供了可靠的理论依据。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道抬轨更换轨道板施工参数研究

在CRTSⅡ型板式无砟轨道进行抬轨更换轨道板施工过程中,需选择合理的作业轨温、抬升方式、扣件松开范围等施工参数,以避免施工中钢轨失稳和弯折及扣件损伤。针对该问题,建立钢轨抬升模型,计算分析钢轨抬升过程中不同施工参数对钢轨失稳、钢轨及钢轨扣件受力与变形的影响,总结相关规律并提出合理的施工参数。结果表明,钢轨抬升施工时,抬升间距建议为7.2 m;温差超过20℃可适当增大两抬升点间距。钢轨的抬升量为10 cm时,扣件的松开范围宜为51组扣件,抬轨量每增加1 cm,扣件松开范围宜增加1组扣件;当温差超过20℃时,可适当按照温差每增加1℃,扣件松开数量减少2组扣件进行施工。     

膨胀性泥岩膨胀性试验研究

结合隧道工程探讨膨胀性泥岩的膨胀特性,试验材料取自隧道施工现场的白垩系泥岩和第三系泥岩。通过对取芯机进行改造采用干法取样,采用通高压风代替通水的方法进行冷却,避免岩土含水率变化和卡钻等问题,测试泥岩在不同情况下的膨胀率及膨胀压力。研究表明：白垩系泥岩和第三系泥岩的矿物成分基本一致;白垩系泥岩和第三系泥岩泥岩的膨胀率为1.5%～3.0%、1.0%～2.0%,白垩系泥岩较第三系泥岩的吸水性高,整体来讲两种岩石膨胀性较低,吸水性较弱;白垩系泥岩和第三系泥岩两种泥岩膨胀力在浸水前期快速增长,最终膨胀力平均值达231.6 kPa、250.8 kPa。为膨胀性泥岩隧道变形破坏机理和控制技术研究提供基础。     

复杂地质高铁桥梁桩基钻孔施工技术

针对宣绩高速铁路XJZQ-1标段桥梁桩基工程地质富含地下流动水、粗颗粒超长卵石层较厚、斜岩及蜂窝集群式溶洞较多,钻孔难以成孔的问题,提出大功率旋挖钻机+多级组合护筒钻孔工艺。针对砂卵砾石土层厚及溶洞分布情况采用大功率旋挖钻机配一、二、三级组合钢护筒进行钻孔作业。实践表明,采用工艺能够很好适应工点区的复杂地质条件,钻孔速度快、成孔效果好、成桩质量高,经济、环境和社会效益良好。     

非圆形隧道毛洞围岩的应力和塑性区

为研究隧道工程中常见的非圆形毛洞围岩的应力和塑性区分布,采用复变函数方法,得到平面应变状态下受双向挤压应力作用的毛洞围岩应力解析解,并将其代入Drucker-Prager屈服准则,估算围岩的塑性区范围。以工程中常见的大断面双线铁路隧道为例,先通过搜索边界映射点的方法得到隧道毛洞的映射函数;再求得隧道毛洞附近围岩的应力分布,对推导出的非圆形隧道毛洞围岩应力解析解的正确性进行验证;最后分竖向挤压应力较小与较大2种情况,讨论侧压力系数对隧道毛洞围岩塑性区的影响。结果表明：离毛洞边4倍毛洞宽度处,应力值稳定,趋于所加荷载;当竖向挤压应力较小或较大时,侧压系数的改变分别会影响塑性区的位置或形状;拱腰处塑性区主要由竖向挤压应力产生,而拱顶与仰拱处塑性区则主要由水平挤压应力产生;在隧道设计和施工过程中,当围岩侧压系数较小或较大时,须分别在拱腰、拱顶与仰拱处加强支护。     

大轴重条件下既有铁路桥梁适应性分析及对策研究

为评价既有铁路常见跨度桥梁在大轴重运输条件下,安全储备和适应性,基于我国铁路设计标准和重载运输发展历程的系统总结和分析,采用数值模拟、工程应用实践和试验检测等手段,深入分析不同设计标准、不同跨度条件下,铁路桥梁在21～30 t轴重列车作用下的荷载效应和活载储备量,并结合工程实际开展桥梁结构重载化强化改造技术研究。研究结果表明：随着轴重增加,桥梁结构的荷载效应逐渐增加且活载储备量下降;25 t及以上荷载作用下,按照中-Z和中-活载荷载标准设计的小跨度梁活载储备量最低达到-23.97%,中等及以上跨度桥梁活载储备量最低达到-13.90%,结构安全储备存在一定程度不足;刚度偏低、强度偏小、稳定性偏弱和耐久性较差是既有铁路桥梁结构面临的主要技术问题;通过采用更换、加固、应用新型结构体系等强化改造措施,可整体提高结构承载能力和使用性能,满足大轴重运输要求。     

圆柱式节段空心墩抗震加固方式研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OpenSees软件,采用纤维梁柱单元建立圆柱式节段桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力筋布置形式和使用耗能钢筋及钢套管加固对桥墩抗震性能的影响.结果表明:预应力钢束均匀布置在四周比布置在中心具有更好的抗震性能,在墩底增设钢套管时,对节段桥墩抗震性能的提高帮助不大;钢套管厚度的变化对桥墩拟静力性能影响不大;在墩底设置耗能钢筋能改善桥墩的抗震性能,耗能钢筋长度以穿过塑性铰区为宜;随着耗能钢筋配筋率的增加,空心节段桥墩强度退化加快,延性能力减弱;对耗能钢筋配筋率较高而耗能能力不好的节段桥墩,可通过降低耗能钢筋屈服强度有效延缓其强度退化,提高延性能力.     

波形钢腹板结构参数变化对其稳定性的影响

为研究波形钢腹板PC组合箱梁桥梁结构力学性能,本文利用ANSYS对1600型波形钢腹板进行线性和非线性屈曲分析,计算该种型号波形钢腹板不同高度、厚度的屈曲模态,得到波形钢腹板三种屈曲模态的结构尺寸范围,分析波形钢腹板的非线性屈曲行为。结果表明：波形钢腹板随厚度和高度的增加,其一阶屈曲模态由局部屈曲逐渐发展为整体屈曲;波形钢腹板随着厚度的增加,其屈曲极限荷载大致成正比例增加,随着高度的增加,其屈曲极限荷载大致成正比例减小;局部屈曲的荷载-位移曲线在屈服后下降速度较快,整体屈曲的荷载-位移曲线在屈服后下降速度较慢。