高速铁路重力式路肩挡墙抗倾覆稳定性对路基面动变形影响

路肩挡墙支护能力对路基面动变形有重要影响。构建高速铁路无砟轨道-路肩挡墙路基的空间结构有限差分模型,针对以倾覆破坏为主导模式的岩质地基重力式挡墙,基于正交试验方案,分析路堤高度、墙胸坡度、墙背倾斜、墙土摩擦、墙体位置、抗倾覆稳定系数共6个因素对路基承受列车荷载的动变形影响效应。通过引入反映路肩挡土墙约束路基能力的动变形指数R_ω,建立路基面动变形与显著影响因素之间的关系式。研究表明:列车荷载下路基面动变形以压缩变形为主,跟随变形与墙顶水平动位移近似呈线性正相关;挡墙抗倾覆稳定系数K_0和墙背倾斜tanα是影响路基面动变形的2个显著因素,R_ω与K_0和tanα之间服从二元三次曲面关系;以路肩挡墙路基面动变形ω不大于标准断面路堤相应值δ,即R_ω=δ/ω≥1.0为控制条件,墙背由俯斜渐变为仰斜,路肩挡墙抗倾覆稳定系数限值[K_0]非线性增大。研究成果对优化高速铁路路肩挡墙设计具有参考价值。

一种惯性式路基激振装置的研发与现场标定

基于双轴惯性式振动电机,研制了一套模拟列车荷载作用的路基激振装置ISV400。考虑轨道及路基结构层自重荷载,利用偏心片数量N_(c)、配重块数量N_(a)与供电频率f_(in),调控简谐动载的峰-谷值差值应力σ_(d)、谷值应力σ_(v)和激振频率f_(out),开展ISV400系统现场标定试验,分析f_(out)与f_(in)关系,探究N_(c)、N_(a)组合下σ_(d)、σ_(v)随f_(out)变化规律,明确ISV400稳定工作频率区间,建立激振力估算方程,提出面向路基结构现场动测的设备参数配置方法。研究表明:f_(out)约为f_(in)的0.5倍,f_(out)低于5 Hz时电机转轴欠同步,将导致装置运行不稳定;σ_(d)、σ_(v)测试值分别高于、低于偏心质量旋转离心原理得到的理论值,且两者偏差与f_(out)正相关,f_(out)为15~25 Hz时易受共振影响;f_(out)为5~15 Hz且保持N_(a)恒定时,σ_(d)-f_(out)曲线族不受N_(c)影响,σ_(d)上限约为400 kPa,N_(c)对应的σ_(v)-f_(out)曲线族相互平行。

高速铁路有砟轨道沥青混凝土基床结构动力响应测试

结合北京—张家口高速铁路联调联试,针对0.6m厚级配碎石上覆0.1m厚沥青混凝土的新型基床表层结构(AC基床),开展试验车速在10~295km/h范围的有砟轨道路基动力响应测试,分析路基面动应力、动位移、振动加速度和振动速度随车速的变化规律,与邻近位置0.7m厚级配碎石强化基床表层结构(GW基床)比较的基础上,系统评价基床结构的动力性能。试验表明:随车速提高,反映基床动力作用的动应力、动位移近似线性增加,表征振动特性的振动加速度、振动速度呈折线形加速增大趋势;行车速度超过200km/h后,受1/3倍频程谱的低频范围加速度级VAL升高影响,AC基床路基面振动加速度高于GW基床;基于动应力和振动位移响应,运用归一化和基线修正技术,所得路基面动位移时程曲线能较好反映列车作用加卸载过程;路基面动力响应均低于控制限值,限值比Rx在0.16~0.82范围,基床结构的长期动力稳定性良好。

高速铁路无砟轨道路基动应力概率分布特征及估算方法

明确高速列车引起的路基动力响应是基床结构设计的关键。采用高速动组-CRTSⅢ型无砟轨道-土质路基垂向耦合动力学分析模型,以高速铁路无砟轨道谱生成随机不平顺为激励,分析在行车速度v与轨道谱累积概率λ下的路基面动应力响应特征及统计规律,讨论动应力系数∅随机分布的位置和尺度指标μ,β与v,λ内在关系,采用无量纲化技术构建动应力系数∅概率估算模型。研究表明:路基面承受的列车动力作用具有显著的随机性,动应力系数∅服从Gumbel型极值概率分布,众值μ和离散性β随v,λ增加呈非线性增大趋势;通过引入μ,β受v,λ影响的归一化指数I_(μv),I_(μλ)和Iβv,I_(βλ),导出了动应力系数∅概率分布参数的二元函数表达μ(v,λ),β(v,λ);基于∅的累积分布函数,建立了保证率为p的动应力系数分位值估算方程∅(v,λ,p),相较于耦合动力学仿真计算值误差不大于5%。

幸福德育,从有效关怀开始

美国教育家内尔·诺丁斯在《幸福与教育》一书中指出,要获得幸福,必须培养容忍不幸福的能力,方能在不幸中发现、珍惜和创造幸福。对于当下的高中生而言,高强度的学习、日益加剧的竞争以及成人社会的影响,都容易使心智尚未成熟的他们逐渐缺失幸福感,甚至出现自卑、抑郁、自闭等不健康的心理。我认为,培养学生容忍不幸福的能力至关重要,而教师给予的有效关怀正是让学生感受到幸福的重要依凭。所谓有效关怀,即教师给予学生的关怀正好是学生在现实和情感层面所需要的。

填料性质对砂土填充沟隔振效果的影响试验研究

为了研究砂土填充沟对高速列车产生的振动波能的隔振效果,通过室内砂土填充沟隔振模型试验,分析了砂土粒径、含水率及密度对砂土填充沟隔振效果的影响。结果表明:在本文试验条件下,在近场主动隔振中砂土填充沟具有明显的隔振效果,降振幅度最大达80.20%;对于中低频振动,填充沟边缘处的隔振效果极为显著,距沟边缘越远隔振效果越弱;填充砂粒径的变化对隔振效果的影响并不显著;填料不宜选用级配优良的砂土;对于中低频振动砂土含水率越大隔振效果越明显,而高频振动不受砂土含水率的影响;填充砂密度与周围土体密度差的越大,砂土填充沟隔振效果越显著。

铁路路基填充屏障隔振效果的模型试验研究

为了研究铁路路基不同材料填充屏障的隔振效果,通过不同激振频率下的模型试验,分析了无屏障、空沟屏障、沙子填充屏障、碎石填充屏障、橡胶颗粒填充屏障5种填充屏障对土体振动的影响规律。结果表明:空沟屏障隔振效果最佳,沙子填充屏障隔振效果相对较差;在距填充屏障较近位置处,不同填充屏障隔振效果相差较大,随着距离的增加,各填充屏障隔振效果逐渐接近;碎石填充屏障对振动波的反射最为剧烈,为无屏障时的1.62倍;橡胶颗粒填充屏障对振动波能量的吸收效果较好,对振动波的反射较小,为无屏障时的0.74倍。

轨道交通混凝土异形桩减隔振效果研究分析

为了研究轨道交通应用混凝土异形桩的减隔振效果,通过无限元边界与有限元边界相结合的有限元分析方法进行模型建立和分析研究,并通过模型试验方法对混凝土异形桩减隔振效果进行验证与研究。结果表明:有限元计算方法和模型试验方法得出结果的趋势吻合,可以有效反映出减隔振措施的实际效果;异形桩空心率越小减隔振效果越好,但随着距离增加空心率对减隔振效果的影响快速降低;异形桩内部形状变化对减隔振效果几乎没影响,而异形桩外部形状变化对减隔振效果有一定影响,同时不论是内部形状还是外部形状变化圆形都略好于方形;异形桩空心不填充原状土比填充原状土减隔振效果好,而填充原状土1 000~1 900 kg/m3,减隔振效果几乎没有变化。

深基坑水平支撑间距优化设计研究

以苏州市一地铁车站深基坑的开挖支护设计方案为依托,运用MIDAS/GTS NX三维有限元数值分析软件进行了支撑间距优化数值模拟研究。通过二维建模优选出目标优化方案,应用于三维模型,验证二维优选方案的合理性。结果表明:各道支撑分别布设于各开挖层顶部,若标准段以比例7.5∶4.8∶3.7∶2.5分配18.5 m的开挖深度,端头井以比例5.5∶4.3∶4.0∶3.8∶2.5分配20.1 m的开挖深度,可使地下连续墙墙体壳应力峰值减小约29.14%,大量减少墙体配筋,使工程建设更为经济。

铁路路基动力测试数据分析实验教学设计

在实验教学改革的背景下,采用“科学研究与实验教学相结合”思路,依托列车荷载作用下路基动力响应测试数据分析方法,结合Origin软件集成的绘图和分析功能,进行了铁路路基动力测试数据分析的实验教学设计,介绍了实验教学的流程和内容,针对教学内容进行了详细阐述并给出了操作案例。实验教学在传授传统专业知识的基础上,采用了新的实验技术,更新了实验内容并完善了教学方法。实践表明,学生对实验现象及其背后科学原理的理解普遍加深。该实验教学可作为铁道工程专业路基工程课程教学的补充。

考虑列车轴载时序的有砟轨道路基动应力频响特性

列车移动轴列荷载经轨道结构传递扩散至路基,引起的动应力受车辆几何参数影响具有周期性。以单位脉冲函数描述轴载时序的周期特征,引入颗粒介质随机应力扩散理论建立单轴载沿深度扩散分布模型,运用卷积定理推导路基动应力时程及频谱表达式,分析高速铁路有砟轨道路基动应力主频过渡、幅度抑制、快速衰减特性及随列车编组、路基深度的演化规律,并通过现场实测进行验证。研究表明:随列车编组n增加,路基动应力频谱主频由车辆定距频率f_(b)整数倍逐步过渡到车长频率f_(c)整数倍,中国标准动车组条件下存在基频f_(1)=(1+0.398/n^(1.546))·f_(c)拟合关系;车长频率f_(c)部分整数倍N_(r)所对应频率f_(r)=N_(r)·f_(c)出现幅度抑制为零现象,由车长L_(c)和轴距L_(a)决定,产生周期性幅度抑制条件需满足0.5L_(c)/L_(a)为整数;路基动应力频谱谱峰值随主频增加呈快速衰减趋势,并沿路基深度大幅降低,幅度衰减90%所对应截止频率由基床顶面的11倍f_(c)减至基床底部的2倍。研究成果对深入分析高速铁路路基动力响应特性具有参考价值。

高速铁路空沟减隔振措施的模型试验研究

为了研究高速铁路空沟减隔振措施的减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素,本文通过1g条件下的缩尺模型试验,找出了不同工况条件下空沟后侧土体的振动规律,并分析了振动波反射对空沟前侧土体振动加强的影响。结果表明,距离空沟越近减隔振效果越明显,随着离空沟距离的增大,减隔振效果减弱,但变得较为平稳;在低频率振动下,空沟深度和宽度分别增加可显著提高减隔振效果,随着激振频率的增高,空沟深度和宽度分别增加对减隔振的增强效果降低;采用空沟减隔振措施后,空沟前侧土体的振动明显加大,为无减隔振时的1.8倍左右,在实际设置空沟的设计与施工当中,应考虑空沟前侧土体振动加剧情况,避免设置空沟减隔振措施后对高速铁路基床本体的影响。

一种模拟列车动力作用激振装置及标定试验

研究目的:列车荷载的动力作用会引起路基弹性变形和累积沉降,严重时甚至会导致结构破坏。搭建基于直线源双轴电机的振动模拟装置,通过调整偏心质量、装置配重及输入频率,调控振动荷载输出,开展激振装置动力作用效应标定试验,分析相对于静平衡应力σ_(0)的峰值应力σ_(p)、谷值应力σ_(v)随电机偏心质量和转速变化规律,讨论激振装置稳定工作的上下限频率。研究结论:(1)随偏心片组数i和振动频率f增加,激振装置的输出动应力σ呈allometricl函数增长趋势,服从σ=A_(i)f^(B_(i))拟合关系,动平衡应力(σ_(p)+σ_(v))/2大于静平衡应力σ_(0),差值随f增加逐步扩大;(2)电机供电频率增加,双轴电机的偏心片反向旋转相位差逐渐减小,振动应力σ_(pv)=σ_(p)-σ_(v)相对于静平衡应力σ_(0)的误差率q与f呈正相关;(3)按路基设计振动应力σ_(pv)≈100 kPa进行标定试验,得拟合方程的估算值与测试值偏差率在-17.9%~8.7%范围;(4)本文研究可为激振试验中模拟铁路路基动力作用、明确铁路路基的动力特性提供可靠依据。

橡胶颗粒填充沟减隔振措施模型试验研究

为了研究橡胶颗粒填充沟对高速列车产生的振动波能的减隔振效果,通过进行室内模型试验,探究了橡胶颗粒填充沟宽度、深度对近场填充沟减隔振效果的影响.在本试验条件下,结果表明:橡胶颗粒填充沟对沟后土体有一定的减隔振作用,其减隔振效果在15.83%~37.36%之间;填充沟深度变化对减隔振效果影响显著,且填充沟越深对沟后土体减振效果越好;填充沟宽度变化对填充沟的减隔振效果不显著.

轨道交通单排非连续隔振屏障隔振效果模型试验研究

为了研究轨道交通隔振屏障中的非连续隔振屏障的隔振效果,通过进行隔振井(空井、PVC空井)及混凝土桩(实心桩、空心桩)的室内模型试验,以地表振动加速度级为评价指标,对上述非连续隔振屏障的隔振效果给出了评价,进一步对空心混凝土桩的隔振效果进行了分析。结果表明:高频振动波衰减迅速,中低频振动波是引起土体振动的主要原因;混凝土桩隔振性能优于隔振井,具体隔振效果比较为:混凝土桩>空心混凝土桩>空井≈PVC空井;对于空心混凝土桩,桩体的空心率越大,隔振性能相对越差;桩体外截面为圆形的空心混凝土桩的隔振效果大于方形;截面内部形状对隔振效果影响较小;空心混凝土桩内填充松散橡胶颗粒、泡沫等阻尼材料无法进一步提高空心桩隔振性能;若填充原场土,填土密度对其隔振性能没有影响。

铁路路基混凝土排桩隔振效果模型试验研究

为了研究铁路路基混凝土排桩的隔振效果,通过模型试验方式,在模型试验箱中设置混凝土排桩作为土中障碍物,考虑桩截面尺寸、桩深度及桩间距因素,以加速度衰减率及振幅降低比来评价混凝土排桩隔振效果和影响其效果的因素。结果表明:混凝土排桩隔振效果显著,设置混凝土排桩可使桩后土体加速度衰减率达到47.8%~70.4%;单桩截面尺寸对隔振效果影响不明显,不同尺寸条件下加速度衰减率在1.5%~9.8%;桩深度增加对距振源一定距离处隔振效果影响比较显著,桩深度变化引起的加速度衰减率在18.3%~56.3%;随着桩间距增大,单排桩隔振效果降低。

高速铁路混凝土排桩减隔振效果研究

为了研究高速铁路应用混凝土排桩的减隔振效果,通过无限元边界与有限元边界相结合的有限元分析方法建立模型,并通过正交试验方法对高速铁路混凝土单排桩减隔振措施进行研究。研究结果表明:无限元边界与有限元边界相结合的有限元计算方法可以有效反映减隔振措施的实际效果;混凝土单排桩减隔振效果显著,设置混凝土单排桩可使其后土体振动加速度衰减少39.7%~75.8%;桩深度越深减隔振效果越好,深度增加加速度衰减率增加6.5%~24.2%;随着单桩截面尺寸增加减隔振效果增加,加速度衰减率增加6.5%~11.5%;桩间距对减隔振效果影响非常小,不同桩间距下加速度衰减率变化范围仅在0.2%~2.2%;通过正交试验选出最优方案为桩截面尺寸25 cm×25 cm,桩深15 m,桩间距0.5 m。

砂土地基中微型沟槽隔振效果试验研究

为了研究微型隔振沟槽的浅层隔振效果,通过进行砂土地基表层瑞利波的现场隔振测试,绘制了相对加速度振幅衰减的二维等值线图,分析了微型隔振沟槽的几何尺寸和位置等因素对隔振效果的影响。结果表明：微型隔振沟槽减隔振措施能有效地阻碍瑞利波在砂土地基表层的传播,一部分瑞利波遇到沟槽发生反射被阻隔在沟槽前方,另一部分通过沟槽两侧绕射及经过沟槽透射至沟槽后方;微型隔振沟槽深度的变化对隔振效果影响较大;而沟槽宽度及长度的变化对隔振效果影响较小;微型隔振沟槽位置的变化对隔振效果影响明显。因此设置微型沟槽对阻隔表面瑞利波是可行的。

地铁紧邻既有建筑的单排桩隔振正交试验研究

为了研究地铁紧邻既有建筑物时单排桩对于地铁产生的振动波能的减隔振效果及其影响因素,通过进行1g条件下的单排桩减隔振室内模型试验,分析在地铁振动激励作用下的建筑物振动形态,并在同时考虑振源深度、排桩位置、桩间距及桩长4个因素的情况下设计了相关正交实验,提出相关优化方案。分析结果表明:建筑物在地铁振动激励作用下,各楼层振动加速度级的大小呈现出波浪形的振动形态;随激振频率的增加,建筑物各测点振动加速度级总体表现出减小的趋势;单排桩在紧邻既有建筑的地铁隔振方面具有明显的减隔振效果,预期减振幅度可达13.59%;就影响减隔振效果的各因素而言,非排桩几何因素(地铁埋深\排桩位置)对减隔振效果影响较大,而排桩自身几何因素(桩间距\桩长)对于减隔振效果的影响则不如前者。

单排封闭式PVC空井减隔振措施的模型试验研究

针对高速铁路在运行过程中对周围环境产生的严重振动问题,通过进行1 g条件下单排封闭式PVC空井减隔振措施的室内缩尺模型试验,明确不同振动频率条件下其减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素,为实际工程提供参考。研究结果表明:单排封闭式PVC空井减隔振效果良好,设置后井后各处相对加速度最大衰减达20%左右。低频率振动下,增加空井直径可使靠近空井处的减隔振效果更加明显,而高频率振动下,对井后各处均有明显影响。增加空井的深度可提高其减隔振效果,且深度越深,减隔振效果增加的越明显,但相比于加大空井的直径,该措施的影响能力有限。减小井间距(净距)可提高其减隔振效果,但随着空井的加密,减隔振效果的增加逐渐变缓。