A study on high-speed rolling contact between a wheel and a contaminated rail

A 3-D explicit finite element model is developed to investigate the transient wheel–rail rolling contact in the presence of rail contamination or short low adhesion zones (LAZs). A transient analysis is required because the wheel passes by a short LAZ very quickly, especially at high speeds. A surface-to-surface contact algorithm (by the penalty method) is employed to solve the frictional rolling contact between the wheel and the rail meshed by solid elements. The LAZ is simulated by a varying coefficient of friction along the rail. Different traction efforts and action of the traction control system triggered by the LAZ are simulated by applying a time-dependent driving torque to the wheel axle. Structural flexibilities of the vehicle–track system are considered properly. Analysis focuses on the contact forces, creepage, contact stresses and the derived frictional work and plastic deformation. It is found that the longitudinal contact force and the maximum surface shear stress in the contact patch become obviously lower in the LAZ and much higher as the wheel re-enters the dry rail section. Consequently, a higher wear rate and larger plastic flow are expected at the location where the dry contact starts to be rebuilt. In other words, contact surface damages such as wheel flats and rail burns may come into being because of the LAZ. Length of the LAZ, the traction level, etc. are varied. The results also show that local contact surface damages may still occur as the traction control system acts.     

斜拉桥索塔锚固区环形预应力束孔道摩阻试验研究

通过某公路立交桥索塔锚固区节段足尺模型试验,实测索塔锚固区内环形预应力钢束的摩阻系数、应力损失率和伸长量等数据,与设计数据进行校核、修正,并确定实际的环形预应力束张拉的摩阻系数以及初始张拉控制应力值．使环形预应力束张拉伸长值控制在合理范围。     

轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型

基于伽辽金变分原理, 利用有限元方法, 建立了轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型, 分析了轮轨摩擦热与钢轨接触区热膨胀位移、摩擦温度、应变和应力的关系。模型中温度场和位移场由耦合方程同时求解, 但没有考虑惯性项和材料阻尼的影响。分析结果表明: 耦合求解的温度场和位移场与非耦合求解的温度场和位移场的计算结果一致, 钢轨表面各点滑动位移的方向与车轮滑动方向一致, 垂向位移方向先负后正; 钢轨表面各节点进入接触区后, 温度快速上升, 但高温持续时间短; 在滑动方向上, 钢轨接触点先受压应变后受拉应变作用, 垂向受拉应变作用, 滑动方向压应力明显高于垂向压应力, 钢轨接触斑前后节点滑动方向应变符号相反; 垂向高正应变区主要集中分布在接触斑后半轴上, 最大剪应变与剪应力区在接触表层以下。     

西堠门大桥锚碇岩基原位试验

西堠门大桥是舟山大陆连岛工程的第4座桥,为非对称结构形式的悬索桥.该桥南北锚碇均采用重力式锚,锚碇处地质结构复杂.对南锚碇基坑底面岩基进行承载能力原位试验及摩阻系数原位试验.试验结果表明,锚碇基坑岩基承载力满足设计取值要求.在各级设计正应力下,混凝土试件与岩基接触面的剪切破坏不是发生在两者的胶结面,而是试件区域的岩基首先被剪坏,地基岩石全部碎裂,试验确定的摩阻系数允许值为0.61.     

桩网结构在武广客运专线路基工程的应用

武广客运专线对路基沉降要求极为严格,工后沉降不超过15 mm。桩网结构是一种能够满足加固深度超过20 m、路堤填方高度大于3 m、且能较好控制路基残余变形的结构物。通过典型工点对桩网结构在工程中的应用进行了较为系统的分析。结果表明,采用桩网结构能满足路基工后沉降不超过15 mm的要求。     

安庆长江铁路大桥3号桥塔墩钢护筒群施工技术

安庆长江铁路大桥为双塔钢桁梁斜拉桥,其3号桥塔墩为大直径深水钻孔桩基础,采用钢围堰法施工。由于墩位处河床覆盖层厚不足1m,钢套箱围堰下沉着床后,河床基本冲刷为光板岩,为解决钻孔桩钢护筒的安装及定位问题,除中心钢护筒直接下沉安装外,其余36根钢护筒按区域分为A、B、C三类5组分批整体制造安装。护筒群A、B在码头上整体制造组拼后船运至墩位,利用浮吊整体下放后悬挂在围堰上,利用悬挂系统及导向槽结构调整并精确定位;护筒群C随围堰底节一同下沉着床。全部护筒安装定位后,在护筒内填砂堵漏、分层浇注水下封底混凝土以预埋固定钢护筒,最后进行钻孔桩施工。     

含水率对经编土工格栅与土界面作用特性的影响

加筋土工程中,加筋与填土间的界面作用特性是最关键的技术指标,直接决定工程的稳定性,而土体含水率的变化会影响加筋与填土间的界面作用特性。通过室内拉拔试验研究了不同含水率条件下经编土工格栅与土体间的界面作用特性,试验结果表明:在相同的法向应力下,土工格栅被拔出破坏时对应的极限表观摩擦阻力随着土体含水率的增加而降低;不论土工格栅是整体被拔出破坏还是纵肋被拔出破坏,土工格栅和土体界面间的表观摩擦角和表观粘着力均随着土体含水率的增加而降低;土工格栅与土体界面间的破坏形式由土工格栅的整体被拔出破坏转变为纵肋被拔出破坏时对应的法向应力随着土体含水率的增加而增大。     

大跨度斜拉桥摩擦摆式支座减震性能分析

为选用合适的摩擦摆支座设置方案,以改善地震作用下大跨度斜拉桥下部结构的受力性能,以安庆-九江高铁鳊鱼洲长江大桥主航道桥为背景,利用有限元软件建立全桥模型,比较不同摩擦摆支座设置方案下桥梁下部结构的地震反应。结果表明:在地震作用下,不设置摩擦摆支座时,承台底轴力及墩梁之间相对横向位移不满足减震要求;仅边墩设置摩擦摆支座墩梁之间相对横向位移不满足设计要求;边墩及辅助墩均设置摩擦摆支座后,下部结构最不利轴力显著提高,墩梁之间相对横向位移响应明显下降,安全系数大幅提高,均能满足结构减震要求。鳊鱼洲长江大桥主航道桥最终采用边墩及辅助墩均设置摩擦摆支座方案。     

电流变流体的润滑性能研究

提出了电流变流体作为润滑剂使用的新设想,研究了电流变流体粘度的可控特性,通过试验获得了电流变流体摩擦力随电场强度、悬浮颗粒浓度、油膜厚度等因素的变化规律,为深入研究电流变流体的润滑特性奠定了基础。     

人工挖孔嵌岩桩的受力机理试验研究

根据人工挖孔嵌岩桩的静载试验资料，分析了短粗的人工挖孔嵌岩桩的承载特性和荷载传递机理。