基于荷载包络图的铁路道床-路基结构安定性分析

将静力安定解析方法与数值模型相结合发展了一种高速铁路道床-路基结构承载性能安全评价的安定分析方法。通过引入安定荷载包络图,给出了某一结构组合和材料参数情况下道床-路基结构所能承受的最大荷载组合。研究结果表明:在任意给定的摩擦系数情况下,始终存在"最佳"的道床摩擦角、道床与基床表层的厚度比和弹性模量比,使得道床-路基结构在外荷载作用下具有最优的承载性能。研究结果在满足安全性和稳定性的前提下,可最大程度地发挥材料的塑性潜力,降低工程造价,也为合理评估高速铁路结构承载性能的安全性提供理论依据。     

重载铁路钢轨波磨对有砟道床动力特性的影响

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响,考虑道砟颗粒的不规则外形,采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型.通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力,分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应.结果表明:钢轨波磨会降低道床稳定性,显著提高散体道床的振动水平;钢轨波磨区段砟颗粒之间的接触力会有较小程度的增...     

高铁路基动力荷载传递规律研究

探明列车荷载激励下高速铁路路基结构振动特性和动力荷载传递规律具有重要意义。以云桂高速铁路工程为研究背景,采用现场试验、调研与数理统计和理论分析的方法研究列车荷载激励下路基内动态土压力、振动速度、振动加速度分布特征和传递规律,建立不同轨道型式高铁路基动荷载传递模型。结果表明路基振动荷载传递主要发生在基床结构层内,且基床结构型式和参数对改善振动荷载传递具有显著影响;高铁有砟轨道路基面动应力强度约为无砟轨道的3～5倍,但有砟轨道路基动应力随深度的衰减明显较无砟轨道快;采用双曲线函数可较好描述高速列车荷载激励下路基内动态土压力随深度衰减趋势。该研究可为高速铁路路基结构设计提供参考。     

武广高铁无碴轨道路堑基床长期动力稳定性评价

基于室内疲劳动力试验所获得的临界动应力、疲劳动剪应变门槛及现场动响应测试成果,采用临界动应力法和动剪应变法,评价武广(武汉一广州)高速铁路无碴轨道红黏土路堑基床的长期动力稳定性,给出同时满足动强度和动变形条件的最小基床换填厚度理论值.综合考虑铁路路基构造要求、实测路基动响应影响深度、红黏土特殊工程性质、安全储备等因素,给出便于工程应用的红黏土基床最小换填厚度建议值,探讨含水比、围压对红黏土基床换填厚度的影响规律.研究结果表明:换填厚度随含水比的增大而增大,随围压的增大而减小;若路基满足动变形条件,则动强度条件就自动满足;动变形是高铁无碴轨道路基长期动力稳定的控制因素;动剪应变法是一种优于临界动应力法的高铁无碴轨道路基长期动力稳定性评价方法.     

半刚性防水结构层厚度对膨胀土路堑 基床动力响应的影响

在分析膨胀土地区路堑基床病害特点的基础上,开展了半刚性防水层的路堑基床动力特性研究.在基床中设置了一层半刚性防水结构层后,这种基床结构在列车循环往复动荷载作用下,其动力特性与普通基床结构相比发生了显著的变化.本文研究了半刚性防水层铺设厚度的改变对膨胀土路堑基床动力响应的影响,结果表明:随着防水层厚度的增大,基床内的动应力变化不大,路基面动位移呈线性减小.     

铁路客运专线路基曲线段基床表层施工工艺研究

为了解决路基曲线段基床表层填筑质量很难控制的问题,对路基曲线段基床表层施工工艺展开了相关研究.介绍并分析了路基基床表层的工程特性,在此基础上,提出了铁路客运专线路基曲线段基床表层施工工艺,为验证其实际施工效果,将其应用于京沪高铁土建工程3标段DK496+265.27-DK514+786.04段路基施工中.结果表明:该施工工艺能够取得较好的实际效果,路基基床的各项工程指标满足设计标准要求,能够为路基曲线段基床表层的相关理论研究及实践提供一定支撑.     

西宁枢纽路基工程质量检测

本文详细论述了强夯地基处理平板载荷试验确定承载力值以及路基填筑中基床表层、基床底层和基床以下路基压实系数、K30地基系数、地基动态变形模量Evd的方法和基本原理,科学分析和处理试验数据,由检测结果评定路基的效果与经验心得。     

脏污对有砟道床动力特性影响的离散元分析

为分析脏污对有砟道床动力特性的影响,建立有砟道床及脏污颗粒的离散元分析模型,研究有砟道床在脏污条件下的动力响应,并探讨脏污程度对有砟道床动力行为的影响。研究结果表明:脏污会增大列车荷载在有砟道床中的扰动范围并提高道床振动水平,道砟颗粒的振动加速度和速度基本上随着脏污程度的提高而呈线性增大;脏污会增大道砟颗粒的受力,增加道床中所受应力较大的道砟颗粒的数量;脏污颗粒会改变道砟颗粒之间的接触状态,降低道砟颗粒之间的咬合及摩擦作用,并增大有砟道床在列车荷载下产生的弹性变形及塑性变形,不利于道床稳定,易使道床产生不均匀沉降。     

桥隧区段道砟垫对厚度不足道床力学性能的改善机理研究

通过建立多边形本构弹性有砟道床离散单元仿真模型,分析桥隧区段道砟层厚度不足对道砟颗粒受力及道床刚度的影响,并研究不同刚度的道砟垫对厚度不足道床的力学性能的改善效果。研究结果表明：道床厚度不足会引起道砟颗粒间接触力及道砟颗粒与下部基础的接触力显著增大,与35 cm厚道床相比,16 cm厚道床的道砟颗粒间接触力及道砟颗粒与下部基础的接触力增幅分别为139%和143%,道砟破碎的风险明显增大;道床厚度不足会引起道床刚度激增,16 cm厚道床的刚度为35 cm厚道床刚度的2.3倍;铺设道砟垫可以减小道砟颗粒的受力幅值,铺设刚度分别为16、10、6和4 kN/mm的道砟垫后,16 cm厚有砟道床与下部基础的最大接触力分别降低58.3%、57.7%、64.6%和60.9%;对于厚度不足的道床,可通过铺设不同刚度的道砟垫实现道床刚度的调整。     

基于应力吸收-防水层的铁路基床结构动力特性分析

依托云桂高速铁路膨胀土路基工程,开展新型应力吸收-防水层基床结构研发工作,借助模型试验和数值模拟方法,对膨胀土路堑新型基床动力特性进行对比研究.结果表明,应力吸收-防水层材料力学性能可满足长期浸水和振动荷载共同作用下的要求;基床动应力随深度近似呈指数型衰减;基床动力响应受服役环境影响显著,降雨和地下水位上升均会加剧动响应变化程度;干燥和降雨条件下,路基竖向变形随激振次数增加先增大后逐渐趋于稳定,地下水位上升会加剧地基膨胀土产生膨胀变形,路基竖向变形表现为"上抬";铺设应力吸收-防水层能够减少高速列车荷载作用下引起路基结构的振动,加快基床结构内振动响应的衰减,增强路基结构系统的整体稳定性.研究成果可为膨胀土地区高速铁路建设及理论研究提供参考.     

基于离散元-有限差分耦合的轨枕垫对有砟道床横向阻力的影响机制

轨枕垫(USP)因其良好的减震性能已广泛应用于铁路轨道结构,现有研究大多集中于USP对轨道结构刚度和振动响应的影响,但对有砟道床横向阻力影响的研究很少。为深入分析USP对道床横向阻力的影响并揭示其作用机理,建立轨枕-USP-有砟道床-路基三维系统的精细化离散元-有限差分(DEM-FDM)耦合数值模型,采用典型重载铁路有砟道床横向阻力现场实测结果对模型进行标定和验证,进而模拟分析不同工况组合下USP对轨枕不同位置处(枕底、枕侧和枕端)的横向阻力、道砟颗粒运动和粒间接触力等宏微观指标的影响机制。研究结果表明：在相同的轨枕横向位移下,相较于无USP的轨枕,带USP的轨枕其枕底道砟颗粒运动范围更大,横向阻力也更大,且横向阻力增加部分主要来源于枕底USP的不平整性;USP刚度越大,道床横向阻力也越大;采用USP可增加枕底的横向剪应力和最大法向接触力,且两者数值均随USP刚度的增大而增大。     

道岔区板式无砟轨道竖向受力分析

本文将板式无砟道岔系统视为梁-实体-实体组合结构体系,通过Ansys软件建立板式无砟道岔道床的空间有限元模型,采用ADAMS/Rail软件进行岔区结构不平顺仿真,计算了列车过岔的动力响应;选取合适的计算参数,计算分析了转辙器区和辙叉区道床板及底座板的受力变形,为板式无砟道岔的设计、施工提供参考。     

重载铁路轨道路基系统动位移空间分布特征

建立了重载货车-有砟轨道-路基系统耦合动力学模型.分析计算了在轨道随机不平顺激励下30t轴重重载铁路轨道-路基系统动位移的分布规律.计算结果表明:(1)轨道-路基系统各结构层动位移状态较为复杂,在重载货车通过的过程中,所受荷载也处于循环往复的加载和卸载状态.(2)在有砟轨道-路基系统的动位移的3个位移分量中,竖向动位移的幅值较大,横向动位移以及纵向动位移的幅值均不超过竖向动位移幅值的6%;而沿横向,动位移的分布较为缓和,其最大波动幅值不超过0.2mm,可近似看做均匀分布.(3)轨道-路基系统动位移沿竖向的变化,大体分为3个阶段:在钢轨到轨枕之间,出现明显突变;在轨枕层区域的衰减幅度较小;在道床层至基床表层及下部结构,竖向动位移表现为沿深度方向不断衰减,并且衰减速率随着深度的增加也在不断减小.     

西部铁路特殊地段轨道结构适应性研究

针对西部铁路轨道基础不均匀沉降、路基冻胀及活动断裂带等特殊地段,采用ABAQUS有限元软件,建立聚氨酯固化道床轨道与双块式无砟轨道的计算模型,计算并分析在不均匀沉降、上拱及断层这3种基础变形作用下聚氨酯固化道床轨道和双块式无砟轨道这2种轨道结构的变形规律,同时,对比分析这2种轨道结构的维修特性。研究结果表明：相对于双块式无砟轨道,聚氨酯固化道床轨道对3种基础变形的跟随性更强,离缝现象出现的概率偏小,同时,离缝值也更小;对于工程及环境条件恶劣的西部铁路的维修作业,聚氨酯固化道床轨道具有更好的适应性。     

石灰改良黏性土在洛湛铁路路基中的应用

本论文以洛湛铁路(岑溪段)为例,通过试验论证D类的黏性土经石灰改良后作为铁路路基基床底层填料的可行性,以指导新建高速铁路路基设计和施工。     

路基冻胀地区CRTSⅠ型板式无砟轨道结构变形与离缝特征分析

为揭示严寒地区高速铁路路基冻胀变形对无砟轨道平顺性的影响,建立CRTS Ⅰ型板式无砟轨道-路基空间耦合有限元模型,分析了不同路基冻胀条件下轨道结构的变形特征,探讨了层间离缝的发展演变过程,以及层间粘结强度和底座板刚度对离缝发展的影响规律.结果表明:路基冻胀位置对轨道结构变形影响较大,冻胀变形基本能反映到轨面,当冻胀作用在轨道板中间位置时,底座板与基床表层之间的离缝值最大;最大离缝值随冻胀量增加呈线性增长,随冻胀波长的增大而减小;离缝在轨道结构横向位置是从中间向两边逐渐扩展的;随着底座板与基床表层之间粘结强度的增大,层间离缝值和离缝长度逐渐减小;离缝值随着底座板刚度的减小而减小,当底座板刚度减小为原来的60%时,离缝值减小了近20%.     

基于有限元方法的重载铁路有砟轨道力学分析

随着我国铁路运输系统的快速发展，为解决重载列车的安全运行对轨道更高强度要求的问题，本文采用有限元软件建立了包含轨道、轨枕、道床、土体的重载铁路轨道的仿真模型，在验证了有限元模型可靠性的基础上，分析了轨道应力应变分布规律；研究了不同的轴重参数、道床参数、轨枕参数对重载铁路轨道受力影响。结果表明：列车载荷作用时，两根轨道的应力分布基本相同；列车轴重增大，轨道最大应力和竖向位移不断增大；随着轨枕弹性模量增大、轨枕间距减小、道床厚度和弹性模量增大时，轨道最大应力和位移逐渐减小。     

浅析季节冻土地区铁路路基冻害及防治

分析了季节性冻土地区铁路路基道床冻害、表层冻害、深层冻害及路基翻浆形成的原因，提出了防治对策与措施。     

新型全封闭膨胀土路堑基床振动特性模型试验

为满足膨胀土地区高速铁路对路堑基床长期动力稳定性的要求,设计新型全封闭路堑基床结构,并在室内进行足尺动力模型试验,研究循环荷载作用下新型基床结构的振动速度、基床动变形、动刚度分布规律,并采用有效振速法对基床的长期动力稳定性进行评价。研究结果表明:基床主要动力响应范围位于轨道中线及其两侧1.7m宽度内;基床表面最大动位移为0.3 mm,满足高铁路基面最大动变形小于1 mm的要求;防水结构层能够增加基床表面综合动刚度的均匀性,提高列车在运行过程中平稳性和舒适性;新型基床结构能够满足长期动力稳定性的要求。     

铁路基床翻浆冒泥病害成因的细观机理分析

基于朔黄铁路基床填料动力响应特性试验数据,建立PFC2D饱和粗颗粒土动三轴数值模型,选用线性黏结颗粒接触反映粗颗粒土的黏结特性,从细观力学和几何学角度研究翻浆冒泥病害形成的细观机理。结果表明:该数值模型能较好地反映粗颗粒土的动力响应特性。振动荷载通过改变土体颗粒与颗粒之间的接触荷载,破坏颗粒间的黏结键,形成自由颗粒和孔隙,造成基床软化,并最终形成翻浆冒泥病害。围压和土体颗粒间黏结作用越小,试样越容易发生软化,形成翻浆冒泥病害,基床强化应从改善基床表层和道床的围压状态以及提高颗粒间的黏结强度两方面采取措施。