温度及收缩荷载下路基上双块式无砟轨道力学及裂缝特性研究

温度及收缩荷载是双块式无砟轨道的重要荷载.以路基上双块式无砟轨道为研究对象,道床板中钢筋用梁单元模拟,道床板、双块式轨枕、支承层以实体单元模拟,道床板混凝土与钢筋、支承层与路基之间的连接用弹簧单元模拟,建立了考虑混凝土开裂的钢筋与混凝土相互作用有限元力学模型,并编制了相应的计算程序.研究了温度及收缩荷载下路基上双块式无...     

盾构隧道管片衬砌结构纵向刚度问题初步研究

研究目的:盾构隧道在穿越地质条件或者地表建筑物差异大的路段时,管片衬砌结构在纵向将产生较大的内力和变形,故在盾构隧道管片衬砌结构设计中,必须考虑其纵向力学问题. 研究结论:(1) 盾构隧道纵向等效刚度系数计算公式为:ηX=kxlkxl M1G1ls(1-1n)(X表示拉、剪切和弯曲).(2) 通过进行简化有限元计算,得出单线地铁区间盾构隧道纵向抗弯等效刚度系数近似取为:ηM=0.05.     

新型隧道结构纵向连接筋对支护性能影响研究

隧道工程中,纵向连接筋多为焊接或者插入式连接,但纵向连接筋对隧道支护性能影响尚不明确,没有相关试验分析。基于此问题,按照初支二衬联拱隧道新型支护体系,设计采用不同纵向连接筋形式初期支护构件,采用MTS大型拟动力加载系统进行室内加载试验,对采用纵向连接筋构件的力学特性进行研究,得到如下结论:(1)纵向连接筋在初期支护中稳定型钢、参与结构受力,加强隧道支护承载能力及抗变形能力,提升隧道整体性、稳定性;(2)纵向连接筋插入式连接在提升构件承载力及抗变形能力要优于焊接连接,该影响主要体现在加载后期;(3)该试验对比了几种不同纵向连接筋构件受力及变形情况,根据试验结果可确定纵向连接筋最优设置形式,为实际工程提供参考。     

沥青路面力学响应监测与分析

为研究沥青路面在车辆荷载作用下的力学响应,依托实体工程,提出了沥青路面力学响应监测方案,包括传感器布设方案、动力响应测试方案和动力响应分析方法,可以指导沥青应变计、基层应变计、压力计施工。现场测试结果表明：建立了4个不同位置处的沥青层层底横向应变的时程曲线,沥青层层底横向应变受到车轮与传感器间相对位置的影响较大。分析了沥青层层底纵向应变的时程曲线,表现为“压-拉-压”交替变化波形。当前轮或后轮驶向和驶离传感器时,纵向应变时程曲线均呈现受压状态。分析了沥青层层底竖向应变的时程曲线,呈现“拉-压”交替变化。当前轮或后轮驶向和驶离传感器时,竖向应变时程曲线均呈现受拉状态。建立了底基层层底纵向应变的时程曲线,在移动荷载的作用下,均呈现受拉状态。当车轮位于传感器正上方时,拉应变达到最大值。分析了路基顶面应力时程曲线,在移动荷载的作用下,呈现受压状态,且后轮引起的压应力远大于前轮。当车轮位于传感器正上方时,压应力达到最大值。     

拉伸载荷下的接触网吊弦力学特性研究

为获取接触网系统中吊弦力学特性的变化规律,开展了吊弦结构参数对其处于拉伸载荷下的力学特性影响研究。首先,基于SolidWorks、HyperMesh及Abaqus等软件建立接触网吊弦的有限元模型,研究了不同吊弦长度下的应力、应变以及刚度等力学特性的变化规律;其次,设计吊弦拉伸实验,将吊弦刚度的实验结果与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性;最后,基于上述模型研究了吊弦节径比对吊弦力学特性的影响。仿真和实验结果表明：吊弦长度对于应力应变影响极小,但随着吊弦长度的增加,刚度呈非线性减小;吊弦节径比越小,应力应变则越大,且刚度随节径比的减小而呈现线性减小的趋势。研究结果可为接触网吊弦长度、节径比的选择及吊弦结构优化设计提供参考。     

基于图像识别的沥青混合料有限元建模

综合数字图像识别技术、几何形状矢量化原理和有限元网格自动生成理论,得到能够应用于力学计算的有限元模型。首先识别出二维混合料的细观结构,然后通过几何形状矢量化原理将细观结构矢量化,最后利用有限元网格自动生成技术得到沥青混合料细观结构的有限元网格模型。以马歇尔试件为例,证明该法是可行的。     

地铁线路U型槽区段轨道设置钢支墩的维修方案及其力学特性研究

在地铁实际运营中,由于列车荷载长期作用等因素,导致U型槽截水沟处的整体道床出现垂向分层及水平位移现象,进而影响列车正常运营。针对此病害,提出设置钢支墩结构的临时支承维修方案,以保证在道床整治更换期间列车的正常运行。为验证所提维修方案的可行性,通过建立有限元模型对列车静荷载和动荷载作用下,钢支墩受力变形情况和轨道结构动力响应结果进行分析,同时对施工流程提出建议。研究结果表明：在最不利荷载作用下,钢支墩结构最大应力为82.10 MPa,最大垂向位移为0.16 mm,满足正常使用要求;当列车运行速度分别为80 km/h和25 km/h时,钢支墩等效应力最大值分别为23.24 MPa和23.22 MPa,混凝土底座的主应力最大值分别为0.68 MPa和0.47 MPa,均满足使用要求。所提维修方案施工作业过程简单,在减少维修期间对既有线路条件及轨道设备干扰的同时,保障了列车的正常运营。     

城市交叉口路面结构的力学响应及车辙防治

为揭示城市道路交叉口车辙形成机理,采用有限元模拟的方法,分析城市道路交叉口区域路面结构在温度-荷载耦合作用下,轴载作用次数、温度、水平荷载、移动荷载等因素对沥青路面力学响应的影响,并提出相应的防治建议.     

自行车工况模拟训练器的机构设计

设计了一款用于模拟自行车在上坡、下坡、平道工况的模拟训练器.运动员能够能在室内训练中体验实际比赛中赛场的上坡、下坡、平道的阻力变化和心理感受,达到室外场地训练的效果,增强运动员的适应性.提出了一种"摇杆-滑块"机构的坡度模拟方法,通过摩擦传动,磁粉制动器后轮加载的阻力模拟方式,完成了道路工况模拟训练器的结构设计、加载阻力设计.     

Zr基大块非晶合金的动态力学性能

采用熔体喷铸的方法制备了板状非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30,研究了Zr55Al10Ni5Cu30的动态力学性能.实验结果表明:在玻璃转变温度以下,大量原子仍处于"冻结"状态,原子运动微弱,内耗较小;在过冷液相区合金由非晶态向粘流态转变,原子解冻为自由原子的过程中,需要克服较大的摩擦力,模量变化急剧,内耗较大,并在玻璃转变温度下这种损耗将达到极大值;由于非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30本身的粘弹性成分较大,由储能模量、损耗因子确定的玻璃转变温度相差将近50℃.