基于弹性层状体系理论下的重载铁路轨道 结构动力响应研究

通过分析重载铁路轨道结构的受力特征,得出车辆荷载在轨枕上的分担规律。基于二维弹性层状体系理论建立了重载铁路轨道结构的层状体系力学模型。利用MATLAB软件编制相应的程序计算出弹性层状体系的理论解,将得出的计算数据和大秦线实测数据做对比分析,检验出计算程序的正确性和弹性层状体系理论研究方法的可行性,为今后重载铁路轨道结构动力响应的研究提供了一套新的思路和方法。     

基于刚度矩阵法的重载铁路路基基床应力分析

目前现行规范对层状体系的铁路路基基床结构的应力计算采用等效厚度法,按Boussinesq公式进行计算,没有很好反映不同土层材料性质之间的差异,缺乏严密的理论依据。针对重载铁路路基四层结构体系,采用基于刚度矩阵的层状理论分析方法针对其不同深度处的应力求解。通过均质土层的计算结果与Boussinesq公式的理论结果的比较,验证了刚度矩阵法及其计算程序可行性。     

基于Excel-VBA的大型船舶纵向下水计算通用程序设计

对大型重载船舶进行下水计算及其安全性研究时,需要考虑船体局部结构强度问题.利用船舶下水的弹性计算方法计算了船体在下水过程中的局部受力,校核船体局部结构强度能否满足下水要求;并以Excel软件为基础,利用VBA设计开发了适合于大型船舶下水计算的通用程序.实例计算表明,该通用程序在大型船舶下水分析方面具有较强的通用性和实用性,同时在与其他软件进行数据交互方面,也具有很强的通用性.     

路面结构的动态谱元分析

结合层单元刚度矩阵和有限单元法,基于快速傅里叶变换和傅里叶-贝塞尔理论,根据层间连续和光滑2种接触状态分别进行系统矩阵组装,推导出了一种精确性和鲁棒性很好的谱元计算方法,可以对轴对称层状体系的动态行为进行分析,并开发了计算程序.从两方面对该算法的准确性进行了验证:静态过程与BISAR3进行比较;动态计算结果直接与实测数据比较.该方法计算速度快,能够精确计算路面结构的动态响应,有广泛的工程应用价值.由于谱元法在频率一波数空间内进行运算,因此还可方便导入材料黏弹性模型,以考察结构的流变属性.     

高速流体动压滑动轴承的润滑分析

对高速轻载、高速重载流体动压滑动轴承分别进行了热效应和热弹性分析及试验研究 ,给出了高速轴承不同承载情况下的轴承静特性润滑分析计算方法。理论计算结果与试验数据具有较好的一致性     

重载铁路轨道受力分析与养护方法探讨

分析了重载铁路的轨道受力情况,结合工作实际,探讨了重载铁路的养护方法。     

飞机荷载作用下场道地基附加应力特征

运用弹性层状体系理论,编制有限元计算程序,对飞机荷载作用下场道地基顶面及地基内不同深度处的附加应力进行了计算和分析,给出了飞机荷载作用下地基顶面附加应力的平面分布规律及附加应力在深度方向的变化特征。     

北方季冻区货车专用公路沥青路面设计指标

目的研究我国北方季冻区货车专用公路沥青路面设计指标,弥补现行沥青路面设计规范中设计指标单一的问题.方法对比分析国内外重载交通沥青路面设计指标,以弹性层状体系理论为基础,利用BISAR软件对试验路结构方案进行定量计算并分析其结果的合理性.结果完善了现行沥青路面设计规范中仅以路表弯沉、结构层层底拉应力作为路面结构组合设计的设计指标,提出了适合北方季冻区货车专用公路沥青路面设计的多指标设计体系:路表弯沉、无机结合料层疲劳、沥青混合料低温缩裂和永久变形四个设计指标.结论理论分析和试验路路面使用性能检测证明,所提的设计指标符合我国北方季冻区货车专用公路沥青路面设计实际.     

铁路轨道永久沉降的预测

项目主要研究了铁路道砟的沉降规律,实验包括大型三轴实验和模拟轨道实际情况的复合元素实验(CET)。铁路道砟中的应力分布通过电脑计算分析得出,研究采用有限元(FEM)的方法对铁路道砟的非弹性应力-应变特征进行了模拟,扩展的Drucker-Prager(D-P)硬化模型用来模拟道砟颗粒材料在相对较大荷载下的弹塑性特征。通过三轴压缩实验推导出了道砟永久应变公式。CET实验用来验证复核通过永久应变公式得到的沉降预测结果。通过道砟沉降模型的建立,能够对铁路轨道的寿命性能有一个更好的了解。     

辅助钢梁加固重载铁路桥梁的动力响应分析

既有重载铁路混凝土简支双T桥梁已不能满足现在重载运输的要求,故对既有重载铁路桥梁提出一种加固方法——辅助钢梁加固法.采用列车-轨道-桥梁系统的时变动力分析理论,建立列车-轨道-桥梁系统的空间振动分析模型.本文计算了桥梁加固前后的动力响应和加固后不同速度条件下桥梁的动力响应,将计算结果与现场实车试验作了对比.计算及试验结果表明,采用辅助钢梁加固法能同时显著提高混凝土双T梁的横向和竖向刚度.因此该加固方法是合理可行的.     

重载作用下路面结构不均匀破坏特性

为了研究路面结构中同一层面强度不均对路面的影响,进行了车辆的轴重及其轮胎接地面积和压力的研究,基于实际轴载的作用形式,应用弹性层状体系理论建立路面结构的有限元模型.分析了重载作用下,公路沥青路面路面结构的力学响应.分析结果表明,在路面结构同层材质不均的情况下,沥青路面损坏的主要原因是轴载对路面结构作用产生过大的不均匀沉降使路面一次性加载在路面产生水平方向的拉应力导致拉张破坏.     

钢箱梁桥面铺装层状体系承载力学响应

通过有限元分析方法,根据线弹性理论和层状体系理论,对钢箱梁桥面铺装层的弯拉应力、主剪切应力在层状结构间沿特征分析路径的分布及其沿层深的变化进行了计算与分析,确定了最大弯拉应力和最大层同剪切应力层位及其量值.研究结果可以为大跨径钢箱梁桥面柔性铺装设计提供理论参考.     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论,采用路面结构有限元法,探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数,包括各结构层厚度、模量和泊松比等,在不同的点位,利用BISAR程序进行力学计算和分析,提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明:在不考虑各结构层材料性能和厚度时,最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内;影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量;对于普通3层沥青层面层结构,上面层和中面层应进行剪应力验算,下面层可根据实际情况确定是否进行验算;验算时,需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

水泥混凝土桥面沥青铺装层厚度的研究

通过对常见防水层材料和层间结合料进行直剪试验,采用弹性层状体系理论,对水泥混凝土桥桥面层间剪应力进行了力学计算与分析,并结合防水层、平整度、施工工艺和车辙指标的要求,提出了桥面沥青铺装厚度的计算方法,在此研究基础上,推荐了桥面铺装结构与厚度范围.     

基于神经网络理论的沥青路面结构四层体系弯沉的拟合研究

根据弹性层状体系理论,采用三层双并联前向神经网络(DPFNN),研究了沥青路面结构四层体系理论弯沉的拟合计算问题,通过大量的计算与验证,训练好的网络精度高、速度快、泛化能力强,且易于实现,可应用于工程设计与验算。     

客货混运线路外轨超高理论研究与现场测试分析

针对客货混运重载铁路小半径曲线地段超高设置问题,基于UM软件和动力学理论建立考虑多车效应的列车-轨道耦合动力学模型,结合现场动态测试试验,研究曲线超高对重载列车和客车动力响应的影响规律,提出超高调整方案,并开展现场验证,对比分析超高调整前后列车通过曲线时轨道系统动力响应的变化规律.研究结果表明,客货混运重载铁路小半径曲线地段不合理的超高设置是线路病害多、养护维修量大的主要因素之一;在满足规范要求的前提下,建议应更多从重载列车角度合理设置曲线超高,当在既有超高为105 mm的基础上降低10%时,对改善轨道结构的受力条件和动力响应,减缓轮轨磨耗有明显效果.     

钢筋混凝土厚板的变形分析

本文用有限层法研究钢筋混凝土矩形厚板的变形规律.分析计算表明,当钢筋混凝土板的厚度较小时,用层状体系理论和有限层法计算应力、位移,都与薄板理论结果十分接近;当钢筋混凝土板厚度较大时,有限层法的计算结果,较薄板和中厚板理论的结果小,而与层状体系理论的相同.这说明对于弹性地基上的钢筋混凝土厚板,按薄板理论计算是偏于保守的.本文的方法对于弹性地基上钢筋混凝土薄、厚板计算通用,不受层数、层间接触条件、地基模型、荷载类型和位置的限制.     

弹性地基上复合路面的受力分析

为探讨水泥混凝土路面上覆沥青层复合结构(PCC-AC)的设计计算方法,通过建立层状弹性地基上多层复合路面的统一计算模型,采用弹性地基上的多层薄板理论,得出了分离式路面和结合式路面的求解方法.并应用该方法对圆形均布荷载作用下双层地基上的沥青-混凝土复合路面进行了分析,其混凝土板底弯沉值及应力值与ANSYS有限元分析结果及规范方法吻合较好,表明用该方法计算PCC-AC结构水泥混凝土板荷载应力具有足够精度.     

长壁开采引起地表沉陷的分析法

基于弹性力学中的薄板弯曲理论,在岩体移动领域建立了地表下沉预测分析的层状模型。通过单元开挖给出了地下开采引起岩层移动变形的二维及三维理论计算公式,推导出大宁矿山区地下采矿引起地表下沉公式,运用积分法得出图形。通过工程分析,理论计算结果和现场实测相一致。     

既有重载铁路简支梁桥提速适应性分析

以朔黄线温塘河特大桥为例,采用一系轴箱悬挂货车模型,建立重载列车-有砟轨道-桥梁的空间动力学方程组,采用迭代求解,编制了相应重载铁路车-桥耦合振动分析程序.通过仿真计算和现场试验分析了重载列车速度对重载铁路简支梁桥的各种动力性能指标的影响;借助现有的铁路桥梁检测规范,对既有重载铁路桥梁提速适应性进行了分析,给重载列车通过该铁路桥梁的最高速提出建议.