双块式无砟轨道端梁区高温拱曲影响因素及控制技术

针对高速铁路双块式无砟轨道线路路基段两头端梁区附近道床板上拱问题,采用有限元方法,研究不同温度组合、路基段长度及端梁桩土约束刚度对道床板上拱的影响规律。结果表明:道床板的温度变形是引起上拱的主因,但支承层的变形扰动及其与道床板的温度变形组合效应不可忽视;随着路基段长度的增加,上拱幅值增加趋势明显;端梁的桩土约束对上拱的影响较为复杂,在中间某一特定约束刚度时上拱达到峰值,而当约束刚度无论变大或变小,上拱都呈现变小的趋势;断开支承层对控制高温上拱变形效果不显著,断开道床板则效果显著,但需协调考虑对应区段的钢轨受力。

CRTSⅡ型板式无砟轨道层间摩擦参数及性能影响研究

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道离缝后的层间相互作用关系,开展现场运营线及室内推板试验,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道的力学特性分析模型,研究离缝条件下不同层间摩擦参数对轨道结构力学性能的影响。研究结果表明:实际运营状态下的轨道板随着顶推力不断增大,轨道板与砂浆层逐渐脱粘,完全脱粘后发生滑移,轨道板失稳发生水平位移的推力在160~200 kN之间,轨道板发生稳定滑移的水平推力在210~250 kN之间,对应摩擦系数为2.5~3.1;室内试验轨道板与砂浆层之间在无粘结力的最不利状态下,轨道板发生稳定滑移的水平推力在55~56 kN之间,对应摩擦系数为0.79~0.80;随着层间摩擦系数增加,会一定改善轨道结构受力变形,但影响程度有限,摩擦系数由0.7增加至3.1时,宽窄接缝受力最大减小6.6%,钢轨和轨道板最大上拱位移分别减小了4.19%和5.7%;对于已经出现离缝的CRTSⅡ型板式无砟轨道,层间摩擦状态影响较小,应提前预防和避免层间离缝病害的产生,保证层间粘结完好。

盾构下穿施工对高速铁路轨道结构的影响研究

研究目的:城市轨道交通盾构下穿高速铁路施工时,土体的扰动会导致上部既有线路结构产生轨道不平顺,对高速列车的安全运营产生非常不利的影响。本文考虑盾构隧道下穿施工、高速铁路结构间的相互作用关系,建立轨道-路基-土体有限元模型,分析盾构开挖过程中高速铁路轨道变形特征,并基于所建立的动力学模型探讨盾构下穿施工对列车运行的影响规律。研究结论:(1)轨道变形会随着盾构下穿施工不断增大,在开挖完毕后逐步趋于稳定,轨道垂向变形明显大于横向变形;(2)盾构开挖面位于线路中心线正下方时,轨道沉降变形速率、两股钢轨沉降差和钢轨横向位移最大,通过中心线后其值会逐渐减小;(3)轨道变形随盾构隧道埋深的增大而减小,随盾构隧道半径的增大而增大,基本呈线性关系;(4)列车通过盾构下穿影响区域时,对轮轨力及安全性指标影响显著,随列车速度的增加而增大;(5)盾构开挖面位于线路中心线正下方时,轮轨垂向力和轮重减载率的变化较为明显;(6)本研究成果对盾构下穿既有铁路工程的评估和风险控制具有一定的指导意义。

不同减振垫刚度下板式轨道减振特性研究

板式减振垫轨道能降低列车运营对周围环境的影响,确保城市轨道交通引起的振动满足环保要求,在高等减振设计中普遍采用。基于轮轨耦合作用,建立城轨列车-板式减振垫轨道-下部基础有限元模型,对不同减振垫刚度下板式轨道结构进行模态、谐振分析,并对其减振性能进行研究。研究表明:(1)减振垫轨道结构的固有频率随着减振垫刚度的增大而增大,振型包括轨道板的平动、转动、弯曲和钢轨的侧翻、扭转;(2)钢轨至轨道板的传递损失集中在15~30 d B,而轨道板至基底的传递损失峰值达51 d B;(3)车体加速度、轮轨垂向力、钢轨加速度、基底垂向加速度随着减振垫刚度的增大呈增大趋势,而钢轨位移、轨道板加速度和位移呈减小趋势;(4)板式减振垫轨道在25~100 Hz频段的减振效果较好,特别是1/3倍频程中心频率63 Hz处,插入损失达24 d B;在1~25 Hz频段的减振效果一般,而且局部频段出现振动放大的情况。

隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的动力特性分析

弹性轨枕已被应用于国内外多条有砟轨道线路,铺设于路基、桥涵地段以减小道砟受力。为探明隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的适用性及其减振性能,基于动力学理论与有限元法,建立车辆-有砟轨道-隧道空间耦合动力学模型,分析弹性轨枕对车辆、轨道以及隧道动力响应的影响,并对枕下垫层合理刚度进行探讨。结果表明:弹性轨枕能保证隧道内行车的安全性和平稳性,车辆动力学指标变化不大;枕下垫层会导致钢轨、轨枕垂向位移显著增加,但可大幅降低有砟道床动态响应;相比普通有砟轨道,弹性轨枕具有很好的减振效果,隧道壁振动最大减小17dB,发生于80Hz中心频率处;从控制轨道振动和位移、保证减振效果的角度考虑,建议枕下垫层刚度取40~60kN/mm。

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%.

环境敏感区桥上有砟轨道铺设道砟垫的减振效果

为了给环境敏感区桥梁地段有砟轨道的减振设计提供理论依据,采用有限元方法建立了车辆—有砟轨道—桥梁空间耦合动力学模型。基于所建立的动力学模型,计算分析了铺设道砟垫对轨道结构和桥梁动力响应时频特性的影响,并对道砟垫的合理刚度进行探讨。计算结果表明:桥上有砟轨道采用道砟垫的减振效果明显,桥梁结构的动力响应显著减小,其中桥墩振动减小3~9 d B;铺设道砟垫不会加剧轮轨动力作用和影响行车安全,而且还有利于降低轨道结构的振动,其中以道床的振动减小最为显著;从保证减振效果、控制道床加速度以及道砟垫压缩量等角度综合考虑,建议道砟垫的合理面刚度取值为100~150 MPa/m。

椰子壳衍生钕氮掺杂碳制备及其电催化氧还原反应性能研究

以海南椰子壳、三聚氰胺、氯化锌以及氯化钕为前驱体,通过热处理、掺杂等过程制备得到了一种氮掺杂碳基氧还原催化剂。电化学测试结果表明,该催化剂对ORR有很好的催化性能,特别是在碱性介质中,可以接近商业Pt/C催化剂;该催化剂具有非常好的稳定性、甲醇耐受性,及非常高的四电子过程选择性。催化剂制备过程中的氮前驱体三聚氰胺的用量对于催化剂的活性有着非常重要的影响,当催化剂中的三聚氰胺用量为2g时,得到的催化剂性能最优。

氮、磷共掺杂多孔类石墨烯碳的制备及其电化学析氢性能

开发高效、廉价的电化学析氢(Hydrogen Evolution Reaction,HER)催化剂对于氢能的推广与应用,以及解决人类社会发展面临的能源问题与环境问题都具有非常重要的意义.以聚丙烯腈与红磷为前驱体,得到了氮、磷共掺杂的碳催化剂,该催化剂具有多孔类石墨烯结构及很高的比表面积(1057.9 m^2g^(-1)),并且在0.5 mol·L^(-1)硫酸溶液中表现出了优异的HER电催化性能与稳定性.同时,磷的引入可以显著改善催化剂的HER催化性能.理化性质表明,磷可以显著影响催化剂的组成、多孔结构以及比表面积,含磷催化剂具有更高的石墨氮、吡啶氮的含量及更高的比表面积,磷是该催化剂具有优异HER催化性能的重要原因.

基于橡胶混凝土的铁路隧道减振研究

为了控制列车通过时铁路隧道的振动强度,提出将橡胶混凝土材料应用于铁路隧道道床回填层的减振思路。基于动力学理论和有限元法,建立车辆-有砟轨道-隧道空间耦合动力学模型,分析橡胶混凝土回填层的减振性能以及对行车状态、轨道结构动力响应的影响。研究表明:橡胶混凝土回填层能发挥明显的减振效果,最大减振量为10. 3 d B,发生在中心频率80 Hz处;橡胶混凝土回填层对车辆动力响应影响不大,可以保证列车的安全平稳运行;采用橡胶混凝土回填层后,钢轨、轨枕、道床位移分别增加2. 06%、9. 48%和18. 58%,轨道各结构振动加速度变化较小,不会加剧轮轨的相互作用。