基于有限元-边界元无砟轨道声辐射特性分析

建立无砟轨道系统高频振动边界元模型,运用有限元和边界元相结合的方法,将已经计算出的轨道系统垂向高频振动响应作为声辐射计算边界条件,得到钢轨与轨下结构的声辐射特性。分析结果表明:钢轨和轨道板对噪声的贡献量中,在800～3 000 Hz时主要是以钢轨的声辐射为主,在0～500 Hz时主要以轨道板的声辐射为主;随着距离的增长,轨道系统的声辐射呈线性递减趋势;钢轨部位声辐射要比轨道板部位的显著,平均大15 dB左右,轨腰的声辐射量要比钢轨其他部位的显著。本文预测轨道系统噪声的结果与其它模型得出的结果都有很好的一致性,说明本文的模型与做法是合理可行的,为以后的铁路减振降噪提供了理论依据。     

轨道交通车站客流集散能力仿真及评估

为优化城市轨道交通车站服务设施设计,研究车站服务设施对客流集散的影响,基于随机服务理论描绘车站客流集散过程,并利用设施服务强度、设施协调度和设施服务水平等级对集散情况进行评估。以轨道交通车站内各类服务设施为建模对象,考虑设施服务及客流到达规律,基于随机服务理论,分别构建服务型设施、通过型设施、集散型设施随机服务模型,并通过Simulink仿真平台建立车站客流集散随机服务网络模型,通过行人跟随实验获得的实测数据验证模型的有效性。同时模型还可通过更改到达和服务分布、服务台等参数,实现对不同车站的仿真,无需重新建模,具有较好的普适性。     

随机交通网络最小条件风险路径问题

为了研究风险性对于拥挤交通网络车辆的路径选择行为的影响,定义条件风险值为路径目标函数,建立随机交通网络环境下最小条件风险路径问题数学模型,证明了路径的条件风险值的次可加性,把最小条件风险路径问题转化为基于路段的最小条件风险路径问题,构造基于动态规划的标号算法求解该问题,针对Sioux Falls Network展开数值试验,对在不同风险置信水平条件下随机交通网络最小条件风险路径的计算结果进行了比较分析。结果表明:不同风险置信水平条件下求解的最小条件风险路径是不同的,风险置信水平对最优路径的选择具有重大影响。     

随机形貌岩石节理剪切破坏分析

基于三维高精度形貌扫描技术和节理剪切试验及数值模拟,研究随机形貌岩石节理剪切的节理表面破坏过程及机理。利用自定义参数(节理面破坏量Vd、破坏增量Vd-inc)定量分析节理面破坏过程,并基于节理表面破坏特征将随机形貌岩石节理剪切破坏过程细化为6个基本阶段。研究结果表明:节理表面破坏开始于破坏起始阶段,主要发生在整体破坏阶段,节理面整体破坏阶段的破坏量占整个剪切过程总破坏量的70%以上。节理表面破坏主要为剪胀伴随凸起体顶部剪断和沿凸起体根部剪断,前者比后者更迅速。节理面凸起体根部易产生拉伸裂纹,但整体破坏形式以剪切破坏为主。     

非均匀收敛随机介质模型对浅埋隧道施工引起地表沉降预测研究

针对软弱土层中的浅埋大跨隧道在施工过程中出现的初支变形、断面底部隆起等现象,通过对原有的断面收敛模式进行修正,提出考虑初支变形与断面底部收敛的统一收敛模式,并以单洞及双洞椭圆隧道为例,推导出该种收敛模式下隧道施工中产生地表沉降的随机介质法预测公式,应用遗传-蚁群混合算法(GA-ACA)解决该预测模型的参数反演计算问题。为验证该模型对浅埋隧道地表变形预测的准确性,以乌鲁木齐地铁1号线三—新区间某典型断面为例,分别使用均匀收敛、底部为0、底部非0以及统一收敛模式等4种收敛模式进行参数反演,并将反演结果与现场监测结果做对比,研究结果表明:统一收敛模式与隧道断面实际变形规律更加吻合,其预测精度要比不考虑初支变形与断面底部收敛时的预测精度更高,即对浅埋、超浅埋隧道而言,初支变形以及底部隆起等现象对地表变形预测结果产生的影响不可忽略。     

接触网空间相关随机风场的模拟研究

针对接触网的结构特点,在不降低精度的前提下,对风速相干函数及功率谱密度函数进行了适当简化,提出了基于多变量谐波合成法的接触网随机脉动风速场的模拟模型。该模型采用了适合接触网脉动风场计算的沿高度不变的Davenport谱,考虑了紊流风速在不同节点的相关关系,同时引入了水平风速的相位差;利用FFT(the fast Fourier transform technique)技术来代替谐波叠加的算法提高了谐波项合成效率。最后,应用该方法模拟了新疆兰新线百里风区接触网的随机风场。计算结果表明,互功谱密度函数、互相关函数与目标结果非常吻合,说明所提出的模型可以准确地模拟出适合接触网结构的随机脉动风场。     

随机轮轨力作用下钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测仿真

以现场实测轮轨力为样本,利用参数假设检验方法,确定轮轨力幅值和频率特征,进而根据轮轨力分布特征编制荷载谱。建立轨道结构的多跨连续梁模型,分析群载作用下钢轨受力情况,确定最大弯曲应力所在位置;利用子模型技术,取最大弯曲应力所处的一跨钢轨为研究对象,建立子模型,分析不同幅值下轮轨接触斑内局部应力情况。根据临界平面法思想,建立随机轮轨力作用下钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测模型。结合具体实例分析表明:在一定速度范围内,轮轨力符合正态分布;根据随机轮轨力作用下钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测模型,预测U75V钢轨通过约560万吨总重时轨面萌生裂纹,与现场观察结果吻合。     

运营期多年冻土区斜坡路堤的下变形边界探讨

在对青藏铁路运营期多年冻土区斜坡路堤稳定性进行分析研究的过程中发现,斜坡路堤的变形破坏失稳不仅发生在最大冻融界面以上的活动层土体内,而且,最大冻融界面以下一定范围内的塑性冻土的蠕变变形累积对斜坡路堤稳定性具有重要的影响作用.通过对已有研究成果和斜坡路堤变形破坏机理的理论分析,根据其变形的本质特点,说明了下变形边界的存在性、特点及其确定原则.结合现场实际,对典型斜坡路堤断面的水平位移监测数据进行分析验证.