高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道车辆荷载横向传递规律研究

为获取高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道底部荷载横向传递规律,通过实车试验并建立多车-无砟轨道-路基空间耦合分析模型开展研究,对不同行车速度下扣件支点反力和复合板与底座板下荷载横向分布规律进行了分析.研究结果表明:仿真分析模型能够较好地模拟现场行车荷载效应.行车速度对扣件支反力和板下荷载横向分布影响较小;建议轮轴作用点处扣件荷载承担比例选取为40%,与其相邻的两个扣件由近及远依次取为25%和5%;实测复合板底部荷载在横向上呈典型的双峰型分布,峰值处压应力最大为149.5kPa;实测底座板底部荷载在横向上呈M型分布,峰值处压应力最大为16.2kPa;既有规范在无砟轨道底部荷载取值时缺乏对扣件支反力影响范围、不同无砟轨道厚度及结构特征、基础刚度、各动车组参数等影响因素的考虑,建议开展针对性研究,完善无砟轨道设计参数体系.     

重载钢轨磨耗预测模型及接触斑网格密度研究

基于车辆-轨道耦合动力学及轮轨滚动接触分析,结合材料磨损理论建立了钢轨磨耗预测模型,编制了计算程序,可实现钢轨磨耗具体分布及发展的定量预测分析.鉴于轮轨接触斑离散化网格密度在预测模型中的显著影响作用,从接触力、磨耗分布等方面对这一因素的影响机理进行分析,探讨合理的接触斑网格密度.研究结果表明:网格密度不影响计算结果的正确性,但是稀疏的网格密度得到的蠕滑力及磨耗分布存在较多尖锐形状突变,增大密度可提高精度及磨耗分布平滑性,但会成倍增加计算代价;网格密度20×20时,钢轨磨耗速率变化由剧烈趋于稳定,继续增大密度改善效果已不明显,建议预测模型中接触斑网格密度取20×20,在确保精度的同时尽可能拥有较高计算效率.     

TK-G型液体土壤固化剂的研制及其固化机理

采用单因素对比方法研究阴离子表面活性剂、多元醇、二乙醇胺3种材料对土壤固化剂性能的影响,分析3种材料在不同用量时对土壤固化剂的凝结时间影响系数比、无侧限抗压强度比和水稳系数比3项性能指标的影响规律,并采用微观测试手段对其作用机理作了分析。研究结果表明：研制的土壤固化剂其凝结时间影响系数比为109.2%,无侧限抗压强度比为140.1%,水稳系数比为117.7%,满足相关规范要求并对北京地区的黏性细粒土有良好的固化效果。     

基于离散元法的聚氨酯固化道床力学特性

提出了一种基于黏接力链单元的聚氨酯固化道床数值仿真分析方法,并在此基础上对聚氨酯固化道床与普通散体碎石道床在循环荷载作用下的力学性能进行了对比分析.结果表明,聚氨酯固化道床能够通过减小道床残余变形、改善道砟颗粒间接触状态的方式起到延缓道床累积沉降的目的;聚氨酯材料在延缓道床累积沉降的同时,也会导致轨枕的动位移增大.     

钢轨疲劳裂纹萌生与磨耗发展共存预测中的 磨耗阈值

提出了等磨耗深度与等车轮通过次数两种不同的磨耗阈值确定方法,分析了磨耗阈值对钢轨型面、磨耗发展率、疲劳损伤、裂纹萌生位置和寿命等预测的影响。结果表明:不同的磨耗阈值下,三次插值样条曲线平滑处理磨耗型面时引起的误差可以忽略;磨耗阈值对平均磨耗发展率影响不大,但对疲劳损伤及其发展影响明显;磨耗阈值较小时,如磨耗深度h≤0.04 mm或车轮通过次数t≤3.0×104,预测的裂纹萌生位置、裂纹萌生寿命基本接近,计算效率略低;磨耗阈值较大时,相比阈值较小的结果,裂纹萌生位置有小于5.0%的偏差,裂纹萌生寿命最大有13.5%的偏差,计算效率提高50%～60%。     

中国既有隧道下伏煤矿采空区问题研究现状及进展

随着国家交通建设的飞速发展,铁路、公路等线状工程中的隧道将不可避免地要穿越煤矿采空区.采空区上覆岩体的位移和变形直接影响既有隧道结构的整体稳定性,采空区沉降过大时,将导致隧道衬砌开裂、掉块、路面下沉,严重危及行车安全.现对目前隧道下伏煤矿采空区病害的研究进展进行综合评述,在回顾以往研究成果的基础上,对现有研究工作进行深入剖析,分析其存在的问题和局限性.基于当前的技术水平,结合工程实践,对既有隧道下伏采空区病害的探测手段、产生机理和治理方法进行技术展望.     

高铁双线隧道预制拼装衬砌设计选型

开展高速铁路350km/h双线隧道预制装配式衬砌选型研究,采用有限元计算软件,基于“荷载-结构”模型分析了不同围岩压力条件下整体衬砌内力特征,在此基础上,考虑尽量减少改变原衬砌受力型式,在整体衬砌对应的弯矩小位置处将衬砌结构分为8个部分,分析了III、IV、V级围岩荷载下围岩压力与接头刚度条件下分块拼装结构的受力与变形特征,相对于整体衬砌结构,预制装配式衬砌结构在最大轴力分别增加0.3%、0.3%、0.4%;最大弯矩分别分别增加17.4%、11.7%、1.3%;最大横向位移分别增加175.0%、150.7%、108.6%;最大垂向位移分别增加6.1%、5.3%、2%;装配式衬砌安全系数较整体衬砌安全系数整体略有增加,均满足规范要求,接头刚度对衬砌安选系数影响不大。     

考虑轨道几何不平顺的钢轨裂纹萌生与磨耗共存预测

在钢轨裂纹萌生和磨耗发展共存预测方法的基础上,考虑了轨道几何不平顺对轮轨接触位置分布、磨耗和疲劳损伤的影响,引入轮轨接触点在钢轨上的分布概率,分散了钢轨的磨耗和疲劳累积.分析结果表明:考虑轨道几何不平顺的情况下,轮轨接触点的分布范围和概率随着磨耗和型面变化而变化,钢轨表面磨耗和内部疲劳损伤分布范围均加宽,而损伤速率降低.预测得到800 m曲线半径外轨在裂纹萌生前的平均磨耗发展率为3.813 1μm·万次~(-1),相较未考虑不平顺的结果降低了15.92%.裂纹萌生寿命预测结果为318 292次,相较未考虑不平顺的预测结果增大了14.66%.裂纹萌生点的位置比未考虑不平顺时略远离钢轨中心.     

基于路基基层剪切波速试验的弯曲元优化设计

为了解决高速公路路基基层剪切模量长期监测的技术难题，利用压电陶瓷材料弯曲元，设计适用于香丽高速公路路基基层水平方向上剪切波激发与接收装置。选用级配符合高速公路G-A-4级配的砂砾石土进行一系列试验，以优化弯曲元传感器的钢框架尺寸和网盖设计。研究结果表明:(1) 钢框架宽度对接收信号幅值或压力波传播无显著影响，考虑框架刚度的影响，钢框架宽度设计为0.3 m。 (2) 钢框架长度对接收信号幅值有显著影响，钢框架长度的最优设计为1.2 m。 (3) 比较六种网盖材料，因不锈钢具有良好的耐久性，并对接收信号幅值的影响相对较小，选用不锈钢网作为网盖材料。(4) 砂砾石土具有压硬性，提升土层围压，土层剪切模量随之增加，试验中弯曲元表现出剪切波速的增大, 表明弯曲元适用于砂砾石土层剪切模量的量化。研究成果为定量刻画路基基层刚度提供新的手段。