基于DEM-FDM耦合的过渡段膨胀诱发钢轨上拱研究

研究目的:为分析涵洞过渡段地基膨胀引起的钢轨上拱响应,基于现场测试、室内膨胀试验数据,开展DEM-FDM耦合数值模拟,分析某涵洞附近路基土在膨胀范围为16 m,膨胀中心距离涵洞中心分别为0 m、5 m、10 m这三种工况下,不同膨胀率时基床填料的运动规律及钢轨的上拱响应。研究结论:(1)涵洞对于钢轨上拱位移的传递存在阻断作用,但会增大钢轨上拱的峰值,原位膨胀率下工况二的钢轨上拱峰值达到46 mm,当路基膨胀率为0.3%时钢轨上拱位移量达到无砟轨道钢轨可调节临界值(4mm);(2)过渡段钢轨上拱处同时产生轴向应力集中,其中原位膨胀率下工况二轴向应力峰值达到14.4 MPa;(3)对于膨胀区域位于涵洞下方的工况,钢轨轴向应力呈现出来的分布规律为钢轨上拱拱顶处为主拉应力状态,拱脚处为主压应力状态,因此一共包括三个压应力峰值点以及两个拉应力峰值点;(4)本文研究可为高铁涵洞过渡段路基膨胀病害解决方案的确定提供理论依据。

路堤-桥梁过渡段车辆气动力风洞试验研究

为了探究路堤-桥梁过渡段处车辆的气动力,建立1:50的大比例尺路堤-桥梁过渡段和车辆试验模型,在桥梁和路堤段分别布置两种风屏障,并在车辆模型表面布置多个测压点,以研究不同防风措施下处于不同风向角的路桥过渡段车辆气动力。试验结果表明:与无防风措施相比,布置桥梁风屏障后最不利风向角会从-15°变为0°,此风向下过渡段处车辆的三分力最大;再进一步布置路堤风屏障后最不利风向角不变,但大幅度减小了0°风向角下车辆的侧力系数和力矩系数;布置路堤风屏障能有效减小车辆所受三分力;不同风向角下改变陆地风屏障参数产生的影响不同,针对路堤-桥梁过渡段布置防风措施时,应充分考虑其来流方向,以达到最优效果。

一类液压打桩锤过渡段的优化设计及国产化应用

本文所介绍的液压打桩锤是海上导管架主桩打桩的关键设备,由于是该类液压打桩锤的核心零部件一直受国外厂家的限制,只能通过原厂采购,不仅费用昂贵,且采购周期长。本文通过研究断裂弹性连接的材质及原始设计图纸,对弹性连接的结构进行优化设计,通过损坏件的残件元素分析,找到对应国产材料,并对标国外热处理工艺,将此核心零部件国产化,并成功应用。

废弃橡胶轮胎在路桥过渡段沉降影响因素研究

为了研究废弃橡胶轮胎作为路基的加筋材料改善道路桥梁过渡段差异沉降的影响因素,建立了ABAQUS有限元数值模型。通过施加单一与交通荷载,对不同加筋层数、筋材特性、交通荷载的幅值、频率、循环次数等因素对土体沉降量的影响进行分析。结果表明,3层加筋效果优于2层,远优于1层。加筋后的桥头路基抵抗沉降的能力有显著提高,且随着模量的提高,效果更明显。在交通荷载作用下,随深度的增加,轮胎的影响深度逐渐减小;随荷载频率的增大,交通荷载作用在土层的次数增加,荷载的影响深度随之增大;随循环次数的增加,土体塑性位移递增。轮胎通过将软土层分层,提高了土体的整体性和连续性,减小了差异性沉降,使路桥的过渡段平稳过渡。

不同防风设施过渡段接触网风场特性分析

研究目的:大风经不同防风设施过渡段后形成涡流区,在接触网及承力索附近形成大风增速区,加大接触网的风偏和振动,对接触网的安全性、稳定性及抗疲劳性产生更大影响。为研究不同防风设施过渡段接触网处的风场特性,根据兰新高铁明洞与路基挡风墙防风过渡段的典型结构,基于数值计算及风洞试验,对列车在隧道、明洞、挡风屏和挡风墙等不同防风设施运行时的接触网处风场特性进行研究。研究结论:(1)不同线路结构风速变化规律基本一致,来流风速经过车身绕流作用,风速先急剧增大,随着列车逐渐远离监测点,风速减小并最后趋于稳定;(2)防风设施过渡段承力索处风速较接触线处大;(3)不同防风设施过渡段隧道口及隧道与路基挡风墙过渡段风速峰值较大,运行时应给予重点关注,建议采用弹性定位器等措施,改善弓网的运行状态;(4)本研究成果可为防风设施过渡段的接触网设计提供依据。

某高速公路深厚软基路桥过渡段跳车病害处治研究

结合某在役高速公路路堤深厚软基桥头跳车实测累计沉降量40.60 cm病害处治工程,开展室内土工试验、理论计算及GEO5模型计算分析。结果表明:15年内的累计剩余沉降量均超规范中桥头路基容许工后剩余沉降量不大于10.00 cm要求;提出“CFG桩+路面重铺”等处治方案,进行检算校核,计算得剩余总沉降量9.76cm,表明处治设计方案较为可靠。结合工点需保通及基底存在前期已施工CFG桩特点,制定通车条件下的施工顺序及工艺,确保方案可行。

泡沫混凝土在路桥过渡段中的应用

混凝土泡沫的主要结构是由化学和物理的方法进行合成得来的,将气体进行混合并且与混凝土进行合成,就能够得到一种成本低,对社会环境无污染,并且能够减少火灾发生的一款新型建筑材料,这种材料的优点众多,主要可以起到防火和隔音的作用,当然,其保温性较好,能够隔绝大部分的热量。随着现代化的工程项目建设的条件和质量的提高,这种泡沫混凝土材料不仅仅能够满足当前的施工项目需要,还能与目前建筑行业的环保理念相符合,在工程项目建设上被广泛应用,本文主要对公路工程施工当中泡沫混凝土的应用进行分析和探讨。

基于行驶舒适性的路桥过渡段差异沉降控制阈值

为解决传统路面结构路桥过渡段差异沉降过大和二次跳车问题,结合路桥工程实践,通过将桥头搭板放置一定深度和设置两级枕梁,并将桥头搭板与枕梁现浇在一起的方式,提出一种刚柔连续过渡的桥头搭板结构,用以改善桥头路基的应力分布及变形;同时为研究不同等级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值,给出量化指标,通过分析桥头跳车作用机理,根据车辆振动系统输入激励与输出响应的关系,建立二维五自由度车辆振动模型,并根据不同等级公路的路桥过渡段处治情况,建立相应的计算模型,编写程序求解人体加权加速度均方根值,根据人体舒适程度分级情况确定不同等级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值。结果表明:高速公路一级公路、二级公路和三级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值为将容许搭板纵坡变化值控制在0.30%~0.40%、0.40%~0.55%、0.50%~0.75%和0.95%~1.35%,四级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值为台阶高度控制在0.05m以内。

极限轨面折角条件下高速铁路路桥过渡段动力特性

为了探究路桥过渡段在高速行车条件下的动力特性,建立传统型、搭板型和桩板型三种形式路桥过渡段的三维有限元模型,研究1‰极限轨面折角以及350、400 km/h两种车速条件下三种路桥过渡段的动力响应。结果表明:1‰极限轨面折角条件下,车速由350 km/h提高为400 km/h时,三种路桥过渡段的路基表面竖向动变形和竖向加速度都有所增大,但均未超过现行350 km/h车速时的规范限值,现行过渡段设计要求对传统型、搭板型和桩板型三种路桥过渡段仍适用于车速400 km/h条件;搭板型路桥过渡段的竖向动变形、加速度最值分别为0.10 mm、0.50 m/s^(2),均小于各自限值,且可通过搭板减小路桥交界处差异沉降,并降低施工难度和工程造价;综合考虑路基动力响应要求、对差异沉降的控制效果、施工难度以及经济性,三种路桥过渡段中搭板型路桥过渡段综合性能较优。。

高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段冻胀特性数值模拟研究

铁路路桥过渡段是整个线路中至关重要部分,也是相对薄弱部位,高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段填土冻胀引起墩台梁体变形变位,对线路平顺性造成了很大影响。针对高寒季节性冻土区铁路路桥过渡段冻胀问题,基于热力耦合理论,采用ABAQUS软件建立铁路路桥过渡段数值模型,分析过渡段温度场与填土冻胀发展变化规律,探讨由桥台后填土冻胀引起的桥梁-桥台-填土相互作用。结果表明:材料热力学特性与桥台温度边界是影响温度场平衡过程与分布规律的主要因素,且距桥台距离增加,影响逐渐减弱;过渡段土体地温具有正弦分布、相位滞后与振幅衰减规律;随着填土水平冻胀变形发展,桥台会逐渐发生侧移和倾斜,进而导致桥梁与桥台顶紧,影响桥梁结构安全。

扇形涡轮过渡段流动特性及改型特征

为了探讨某扇形涡轮过渡段的气动性能,本文进行了互补互证的数值与试验研究,分析扇形过渡段内损失的区域以及原因。通过采用试验和数值模拟方法,结合经验公式对过渡段型线进行改型设计并进行周期性数值模拟,对原型扇形涡轮过渡段进行了研究,分析了扇形过渡段中损失的主要来源。结果表明:0.07Ma、0.14Ma时扇形涡轮过渡段损失主要在机匣两侧,其余马赫数时在端壁摩擦和流动逆向压差共同作用下使损失区域向支板与左右端壁的中心靠近,周期性模拟时出口面损失区域位于支板后中心区域。本文发现不同型线模型拥有不同的流动过程,等压梯度型线先快速扩压后缓慢扩压的扩压流动方式能有效降低过渡段损失,损失相较于原型减小。

不同加固方式下的软硬过渡段隧道基底受列车动载影响规律

在高速铁路列车动载作用下,隧道穿越软硬岩过渡段时易使隧道结构发生损害,而对于此类工程的动力研究及相关减隔振措施还鲜有涉及。鉴于此,依托广湛铁路相思山隧道工程实例,采用数值计算方法,对比分析无加固以及不同桩板结构加固下隧道穿越软硬岩过渡段时结构的动力响应特性。研究结果表明:在列车荷载作用下,位于交界面软岩侧隧道结构的加速度、动位移和动应力响应与硬岩侧隧道结构的动力响应差异很大,导致隧道交界面附近过渡效果较差,不利于结构的稳定。经三种不同桩板结构加固后,软岩段的隧道结构的动力响应有所减小,且与硬岩段隧道结构的动力响应更接近,过渡效果十分显著。在对比之下,桩板结构1(即承载板+托板+钻孔桩)的减振作用与过渡效果最佳。

弯曲设计在涡轮一体化过渡段中的气动效果分析

为提升某对转涡轮过渡段性能,并研究叶片弯曲技术在过渡段中的气动效果,对某一体化设计涡轮过渡段进行数值模拟。对过渡段内支板及气动导向叶片进行弯曲设计,控制弯曲叶高50%,设计正弯、反弯、J型、反J型四种弯曲形式,弯角变化范围10°~20°,通过对比分析不同的叶片弯曲方案,初步探讨叶片弯曲在一体化过渡段内控制二次流动、减小损失的机理。结果表明:过渡段中主要损失区域集中在支板和气动导向叶片吸力面尾缘角区,采用J型设计能够有效改善叶片表面压力分布,大幅缩小高损失区范围,优化主流流动,20°弯角J型设计能够使通道内能量损失系数相对降低7.4%,对控制一体化过渡段流场内二次流动起到改善效果。

多年冻土区路桥过渡段路基优化结构稳定性研究

由于冻胀融沉等病害导致青藏铁路路基问题较一般的地区更加严重且复杂多变。路桥过渡段作为道路与桥梁的重要衔接,路基与桥台的沉降差异严重影响铁路运营的安全性及行车的舒适性。结合一般地区的过渡段差异性沉降治理办法,从刚度差异入手,同时考虑冻土的活动层特性,提出桩基路桥过渡段优化结构,达到路基与桥台刚度的平缓过渡,同时对优化结构进行长期效果分析。结果表明:在过渡段路基处埋设双排四根混凝土桩基后,在持续外荷载以及循环温度荷载作用下,混凝土桩基对冻土温度场影响较小,能保证冻土良好的稳定性;路基与桥台差异性沉降和轨面折角大幅度降低;在全球气候变暖的环境下,通过ANSYS模拟分析温度场、位移场发现,混凝土桩基对过渡段处路基的温度场影响较小,对于差异性沉降治理效果十分显著。

高速公路路-桥过渡段桥头搭板受力研究

布设桥头搭板可有效解决路-桥过渡段差异沉降引起的桥头跳车问题。文章采用梁和地基支承刚度统一计算的有限元法确定搭板的设计参数,基于数值模拟方法研究了搭板在不同布设方案中的受力情况,确定了桥头搭板最易破坏的位置,明确了搭板的最优布设方案。结果表明:随着搭板厚度和长度的增加,搭板所受最大弯矩值增大,搭板末端越易产生集中应力,导致二次跳车问题,即搭板厚度和长度存在最优尺寸,搭板长度为10 m时,最佳厚度为0.35~0.45 m,而当搭板厚度为0.35 m时,其最佳长度为8 m;搭板与桥台铰接且深埋搭板有利于搭板的长期稳定;采用搭板可以有效避免桥头跳车问题,与常规搭板布设方案相比,深埋搭板布设方案所受的竖向压力、弯矩和挠度均有显著降低;搭板上部回填材料为水泥稳定级配碎石时,可以有效地改善搭板的承载性能。

道路桥梁过渡段路基路面施工要点分析

针对当前道路桥梁过渡段路基路面施工存在的不足,研究总结了相关的施工要点,并分析了道路桥梁过渡段路基路面施工的必要性及存在的问题。根据分析结果,提出了道路桥梁过渡段路基路面施工的优化措施,包括路基路面的挖掘和压实、路基路面的维护保养、桥梁墩台裂缝加固、建筑隔板增强等。

考虑行驶安全的高速路桥过渡段路基防沉降处理措施

在高速路桥工程中,由于工程的复杂性,易引发过渡段路基沉降。为提高路基路面的稳定性,保证行驶安全,需做好相应的防沉降处理措施。通过深入分析桥台台背路堤压实度不够、路面沉陷、路桥的结构沉降量差异及施工技术等路基路面出现沉降的主要原因,结合高速路桥工程的施工特点,提出对应的路基防沉降处理措施,包括科学设立缓和过渡段、提高地基承载力、合理设计挡板长度、压实路基填料等。并依托实际工程,对防沉降处理措施的应用效果进行验证,结果证明,提出的路基防沉降处理措施能够有效减少路基路面沉降,提高行车的安全性。

压气机过渡段与上游静子耦合流动的IDDES数值研究

以带上游静子的压气机过渡段为研究对象,使用非定常的IDDES计算方法,分析在上游静子尾迹影响下压气机过渡段通道内涡结构的流动特点,同时研究过渡段通道损失机制。结果表明:尾迹涡在往下游运动的过程中会向靠近周期面的轮毂壁面迁移;角区分离涡在支板最大厚度位置到过渡段出口,不断和上游尾迹涡以及支板前缘马蹄涡掺混,并且有向主流发展的趋势;在过渡段出口涡结构主要分布在通道中心靠近轮毂壁面的位置。

高速公路路桥过渡段施工技术研究

高速公路路桥过渡段的差异沉降严重影响行车安全性和舒适性,所以深厚软土路段路桥过渡段的工后沉降山处理尤为重要。针对软基处理软土区软基深、难度大、造价高的特点,文章根据辽宁省大连市甘井子区某沿海高速公路建设工程实例,对高速公路路桥过渡段的施工技术展开研究,基于MIDASGTSNX软件建立有限元模型,分别阐述刚性过渡、柔性过渡和刚柔结合过渡3种差异沉降控制方案,有限元模型计算结果显示,软基处理技术指标方面,刚性过渡方案和刚–柔结合过渡方案具有工期短、沉降小,地基承载力强的特点,但另一方面,柔性过渡方案存在建设工期较长、地基承载力不稳定、沉降大、隐性因素较多的显著特点;造价分析方面,按照工程造价从高到低排序为刚性过渡方案>刚-柔结合过渡方案>柔性过渡方案,所以柔性过渡在造价上优势更为显著。

大兆瓦级海上风机导管架基础新型过渡段疲劳性能分析

导管架基础过渡段是连接上部塔筒和下部导管架主体结构、确保上部风机载荷有效传递到下部导管架主体结构上的关键结构,具有承上启下的作用,是整个导管架基础设计的重点和难点。以相同海域大、小兆瓦级海上风机为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS建立基准模型进行分析,提炼出结构频率随结构型式的变化规律。基于不同兆瓦级风机过渡段结构,分别进行强度及屈曲稳定性能分析;同时,结合等效静力荷载方法选用适用于该结构型式的疲劳曲线,计算不同工况下不同兆瓦级风机导管架基础过渡段结构的累积疲劳损伤。在此基础上,对新型大兆瓦级过渡段结构进行疲劳敏感性分析,对不同型式的过渡段结构进行对比计算,最终确定可用于大兆瓦级海上风机导管架基础的新型过渡段结构.