西安市铁炉庙地裂差异沉降的二维有限元模拟

西安地裂差异沉降近期超常活动，给城市建设造成了严重的经济损失和危害，并对将要建设的地铁工程危害极大，根据近几十年来的实测和预测资料，通过建立二维有限元模型和地裂差异沉降的二维有限元仿真模拟，得出2005年到2050年地裂差异沉降累积值为84．7mm，水平位移量为36．3mm．这与用各种数学模型计算的结果基本吻合．     

地铁运行振动规律及减振措施

通过对轨道和车辆结构的分析,对引起地铁运行振动的原因和振动的传播规律进行了系统地研究.在此基础上重点从振源、受振建筑物和振动传播途径3个方面提出了切实可行的减振避振措施.提出降低车辆簧下质量、采用非摩擦式制动的径向转向架、铺设重型无缝钢轨对降低轮轨间垂向力具有重要作用;铺设浮置板轨道、使用轨道弹性扣件、构筑隔振沟可以控制乃至阻断振动的传播途径;对地铁线路附近的建筑物需要进行减振隔振处理.     

黄土地区地上两层地铁车站抗震性能振动台试验

为研究黄土地区地下一层地上两层地铁车站结构的抗震性能,进行包括地上、地下结构及周围土层的振动台试验研究.在简要介绍模型设计和试验工况的基础上,重点根据试验中各传感器所记录的数据,对模型土箱的边界效应、模型地基与模型结构的动力反应、土与结构的相互作用等进行分析探讨.试验结果表明:地下一层地上两层地铁车站模型结构地上部分受输入地震动峰值加速度影响较大,地上部分的最终破坏模式是整体侧向倒塌;车站模型结构地下部分受地下结构周围土层影响较大,土层位移不大时地下结构无明显破坏;地上地下结构交接处的破坏最为严重.模型车站结构的存在对土体动力反应的影响较小,并随输入地震动峰值的增大而减弱.     

基于模糊数学理论探讨评判地铁工程中地下水风险

采用模糊综合评价法,以上海地铁10号线南京东路车站为例,在全面识别勘察、设计、施工和运营过程中地下水风险因子的基础上,结合统计资料和专家评价,详细阐述了风险评估模型的建立及评价过程,得到了不同阶段地下水风险因子的权重,并对地下水风险进行了综合评判.研究结果对上海地铁工程地下水风险控制具有指导意义.     

高铁提速条件下路基不均匀沉降诱发的地基振动特性

为了揭示高铁提速条件下路基不均匀沉降诱发的地基振动特性,建立了考虑路基不均匀沉降的列车-轨道-路基三维有限元动力分析模型.采用时域、频域分析方法获得了列车提速条件下典型路基不均匀沉降对地基振动传播的影响,并结合国内外环境振动控制标准讨论了列车提速的可行性.结果 表明,路基不均匀沉降导致地基振动显著加剧,其水平横向和垂向的振动加速度分别增大了2.8和2.0倍.地基振动频谱响应以低频为主,其特征频率主要由单节车厢长度决定,无法反映路基表面不均匀沉降的波长特征.列车速度的提高导致地基振动响应加剧,但影响程度低于路基不均匀沉降.在现行规范中沉降波长20 m、幅值15 mm的限值下,当列车车速达到360 km/h时,周围环境的垂向Z振级已超过环境振动控制标准的要求,故高铁线路提速前需进一步评估路基平顺状态的影响.     

面向鲁棒性的高速铁路网络列车运行调整计划优化模型

针对高速铁路路网中出现区间封锁事件,考虑事件持续时间的不确定性,以列车运行时间和安全间隔时间为约束条件,引入路径选择唯一性约束保证列车运行调整计划的鲁棒性,以所有列车晚点时间之和的期望值最小为目标函数,建立高速铁路列车运行调整计划优化整数规划模型.设计基于优先级规则的启发式算法,求解原模型的可行解.运用拉格朗日松弛算法和最短路径算法求解该模型的松弛模型,得到原模型最优解的下界.根据可行解与最优解下界之间的距离,可以定量地衡量可行解的质量.结果表明,相较于CPLEX数学求解软件,算法求解效率较高;模型与算法能够有效生成鲁棒的列车运行调整计划,为调度员提供必要辅助决策信息.     

气动噪声相似关系及在风洞试验中的应用

研究以基本气动噪声源(单极子声源、偶极子声源和四极子声源)向远场辐射声功率和物体运动过程中产生的气动噪声与运动速度、物体特征尺寸、距观测点距离和介质特性等的关系,推出了相似运动物体向远场辐射气动声的相互转换关系式,并利用气动声学风洞对高速列车模型产生的远场气动噪声进行测量,据此关系式从低风速测量结果推出了高风速结果,用试验数据进行验证.研究表明,此关系式反映了原型和模型之间在远场辐射气动噪声的相互关系,对模型试验结果分析和向原型的转换具有一定的借鉴作用.     

基于DES的车辆横风气动性能模拟

采用分离涡模拟(DES)方法,就横风对车辆侧向气动性能的影响进行数值计算。结果表明:随着风向角的增大,车辆的气动力系数均单调增大,当风向角为90°时达到最大值;在小风向角的情况下,头车的气动力系数最大,尾车最小。对静止车辆来说,车体前端和尾端的流场结构具有较强的对称性,在车辆的头、尾部均会产生脱落涡,且向列车的中部发展,与从风挡处气流分离产生的脱落涡干涉、融合,形成复杂的湍流结构,而中间车则受头、尾车的影响较小,在背风侧产生规则的脱落涡;同时尾涡内流速较低。对运动车辆来说,气流会在头车前端背风侧的上、下部产生2个脱落涡,并沿着车长方向发展,上部的脱落涡和从风挡处产生的脱落涡融合叠加,而下部的脱落涡则不受风挡的影响,同时漩涡内速度较高。     

被动区深搅桩加固对地铁深基坑变形的影响

采用土体卸载条件下的HS(hardening-soil)有限元模型,分析了被动区加固对地铁换乘站深基坑变形的影响.结果表明:深搅加固对墙体侧向位移的影响随深度增加而增大,可以最终减小墙体侧向位移达27%左右;在临近墙体局部范围内抑制坑底隆起效果显著,抑制隆起量最多超过50%;对墙背土体沉降抑制不显著,局部降低15%左右,在墙背局部范围内对土体侧向位移影响不明显.因此,根据不同地质条件和基坑变形控制要求,选择合理的加固形式使加固土体达到设计强度,既能保证基坑安全和环境影响的要求,又能节省造价.     

高速轮轨系统动力学研究体系及其系统建模

随着列车运行速度的提高, 列车与线路、接触网等固定设备的相互作用加剧, 而且受到气流的强烈作用, 传统的车辆系统动力学研究方法已经无法精确描述高速列车的运动特征. 提出开展高速轮轨系统动力学研究, 总结分析了高速轮轨系统动力学的研究体系, 建立了考虑线路、列车、弓网和气流耦合的高速轮轨系统动力学模型, 并具体给出了各子系统的运动方程和各子系统之间的耦合关系式. 在此基础上, 建立考虑广义失效模型的高速轮轨系统动力学模型和服役仿真体系, 从而拓展了现有车辆系统动力学研究的范围和作用.