收敛约束法在挤压性围岩隧道中的应用

由于挤压性围岩隧道围岩性质与应力环境的特殊性,其围岩特征曲线与常规隧道有明显差异。为研究挤压性围岩隧道围岩-支护相互作用关系,考虑支护效应修正围岩特征曲线,研究不同变形等级对修正围岩特征曲线的影响规律,优化挤压性围岩双线铁路隧道初期支护。研究结果表明,毛洞状态下,受双线隧道断面应力集中影响,拱脚和墙脚为安全控制位置;随着变形等级和侧压力系数增加,支护特征曲线与修正围岩特征曲线不再相交;Ⅰ、Ⅱ级变形采用单层支护可满足安全要求,锚杆只需布置在拱部和边墙位置,Ⅱ级及以上变形锚杆需要全环布置;Ⅳ级变形在采用双层支护的同时,需考虑改善洞室形状、超前加固等措施。

基于转向架航向角的既有铁路平面线形识别方法研究

轨道平面线形识别是解算轨道不平顺的基础。针对外挂式动态轨道检查仪的实际需要,提出一种基于转向架航向角的铁路平面线形识别方法。首先,通过分段试拟合判定准则自动识别各测点所属线元类型和特征点数量;然后,建立基于转向架航向角的平面线形特征点优化模型;最后,结合云模型改进传统遗传算法的搜索策略提出云遗传算法,实现铁路平面线形精确识别。研究表明,平面线路曲线特征点识别偏差在4 m以内,线形识别准确度均达到97%以上,满足外挂式动态轨道检查仪对轨道不平顺解算的精度要求。

基础加固施工对重载铁路桥梁静动力性能影响研究

铁路桥梁墩台基础加固施工会改变桥墩约束状态,影响结构稳定和列车运营安全。以某重载铁路轻型桥墩基础加固工程为背景,采用数值模拟和试验测试手段,研究各关键施工环节对桥墩和桥跨结构稳定性、刚度和振动响应的影响规律。研究结果表明,基础加固施工分为钻孔桩施工、基础侧土体开挖、基础混凝土浇筑、墩身连接等4个关键施工步骤,其中土体开挖会导致桥墩稳定性和横向刚度降低,随开挖深度增加,两者均逐渐降低,而混凝土浇筑则引起桥墩刚度和稳定性逐渐增加,桥墩横向连接加固则引起墩身刚度显著增大,增幅达到32%;整个施工阶段中,土体开挖引起桥梁结构振动响应显著增大,其他加固环节对桥梁振动响应不明显;施工过程中,列车轴重、速度、桥墩高度是影响桥梁动力响应的最敏感因素,随列车轴重和速度以及桥墩高度增加,桥梁动力响应增大明显。

重载铁路双柱式桥墩加固技术优化研究

为探索基于性能提升的桥墩加固优化设计方法,以重载铁路中数量较多的分离式双柱式桥墩为对象,基于数值模拟分析和桥墩加固运营性能试验,开展3种常用方法加固条件下的桥墩静力性能对比分析和动力性能对比试验研究,并进行加固技术优化研究.结果表明,设计荷载作用下,墩身外包加固抑制墩顶水平位移效果较好,而"增大基础和增补桩基"组合加固则能有效减少基底截面应力;运营列车作用下,3种方法加固条件的墩顶横向振幅较加固前均有不同程度降低,但也有部分桥墩受施工等因素影响出现振幅增大的情况.采用优化提出的"增大基础+增补桩基+墩身外包"三重加固法,墩顶横向振幅降低幅度超过50%,能够很好地满足重载铁路双柱式桥墩强化改造需求.

开敞系统中冻土-混凝土界面抗拉强度试验研究

在寒区桩基工程中,冻土-混凝土界面强度对于桩基础的受力状态有着重要的影响。在开敞系统条件下进行了冻土-混凝土界面区的抗拉强度正交试验,利用极差方差分析法,厘清了界面粗糙度、土样含水率、试验温度及干密度4种试验因素对界面冻结抗拉强度影响的主次顺序。分析试验结果表明,土样含水率的增大、试验温度的降低及接触面粗糙度的提升均可使界面冻结抗拉强度不断提高;存在临界土样含水率,当含水率位于临界含水率两侧时,接触面粗糙度因水分迁移所形成冰膜改变的程度不同,导致接触面粗糙度的增加对界面冻结抗拉强度增幅的影响程度具有不同的规律。

城市轨道交通轮轨力间接测量法仿真验证

针对现有传统轮轨力直接测量法测力轮对安装复杂、前期贴片与标定操作难度较大且成本较高等问题,以现有的相关研究为基础,以城市轨道交通列车为研究对象,利用Simpack动力学软件对轮轨力间接测量法进行仿真验证。推导出轮轨力间测量法的理论公式,利用Simpack软件,建立车辆-轨道动力学仿真模型,通过运算得出直线段轮轴横向力与轮轨垂向力两者在不同工况下误差的50%、75%、90%与最大值。结果表明,间接测量法具有较高的测量精度,为城市轨道交通轮轨力测量提供可选方案。

应急钢桁梁桥钢销节点疲劳性能分析

应急钢桁梁作为拼装式结构,反复安拆及倒运过程中可能导致销孔连接位置出现损伤,对其使用寿命产生影响。以某128 m跨应急钢桁梁桥为研究对象,缩短销孔边距,模拟钢桁梁销孔损伤影响,开展疲劳性能试验及仿真模拟,研究钢销节点疲劳性能。结果表明,静力仿真结果与疲劳试验结果具有较好的一致性,验证了模型的可靠性;试验钢销节点损伤后的疲劳寿命仅为16980次,FE-SAFE仿真分析求得疲劳寿命为20592次,两者较为接近,进一步验证了疲劳试验结果的可靠性。考虑销孔损伤的疲劳寿命与正常状态相比差异显著,说明销孔损伤会大幅降低其疲劳寿命。因此应注意应急钢桁梁杆件保护,同时加强钢销节点质量控制。

不同轨道不平顺激励下线形关键点处列车走行性分析

为探究不同轨道不平顺激励下,列车以更高速度经过缓圆点(HY)、曲中点(QZ)和圆缓点(YH)时,曲线超高、平面圆曲线半径及缓和曲线长度与列车速度之间的匹配关系,以中国某高速动车组为原型,建立了具有50个自由度的车-线动力学分析模型.研究结果表明,中国无砟轨道谱和德国低干扰谱对于列车在道路线形关键点处的动力响应随列车行驶速度和平面线形参数变化的趋势大致相同,但各关键点之间的响应程度不同;超高和圆曲线半径的变化对于列车动力响应的影响程度较缓和曲线长度大.研究结果可为高铁列车更高速度运行时的线路设计及线路平面参数之间的匹配关系提供一定的理论参考.

基于WRF模式的康定地区风吹雪易发性判断

为给通过地形复杂,缺少气象资料的西南艰险山区的铁路研究风吹雪易发性提供方法,以位于该区域的四川省康定市为例,采用中尺度数值天气预报模式(The Weather Research and Forecasting Mode,WRF)对该区域气象要素的时空分布进行模拟.基于WRF模式中各种参数的特点,设计4种参数方案进行计算,采用双层网格嵌套达到降尺度模拟,为了高精度解析大气边界层过程,在竖直方向、近地面1.5km高度内加密为15层,提取康定站计算结果与观测结果进行比较.结果表明,WRF模式的计算结果符合康定市气候特征,气象要素的相关系数均高于0.5;风吹雪发生概率从高到低的区域依次为康定市东部和南部边缘的贡嘎山区,内部的大雪山段,以及位于101.7°E~102.0°E位置处的铁路线路,概率分别为19%、14%和12%,其他区域的概率低于4%.

湿式尾矿库浸润线解析解的修正研究

浸润线是影响尾矿库稳定的主要因素之一,精确预测浸润线位置对于预防尾矿库失稳有重要意义。针对现有文献提出的湿式尾矿库的解析解,采用柯钦娜理论式和法尔科维奇理论式对下游边界条件方程进行了修正,结合修正后的上下游边界条件,求解了修正后的尾矿库浸润线的解析解。利用有限元软件建立底坡为0.05、0.1以及初期坝内坡比为1∶2、1∶1.5、1∶1、1∶0.577(60°)、1∶0.5的工况模型,将文中解析解与数值解、文献解析解进行了比对。结果表明,提出的解析解精度更高,适用性更广。

龙卷风作用下高速铁路全封闭声屏障风荷载特性研究

高速铁路全封闭声屏障作为典型的长距离线状风敏感结构,其遭遇龙卷风袭击的几率较大。为深入理解龙卷风作用下结构的风荷载特性,以深茂铁路某2 km全封闭声屏障为工程背景,基于Ward型龙卷风模拟器原理建立龙卷风场模型,分析龙卷风距离声屏障中心不同距离r、龙卷风不同移动角度路径和不同地面植被覆盖面积比η下全封闭声屏障结构风荷载特性。结果表明,龙卷风作用下,全封闭声屏障表面风荷载以风压力为主,0°移动路径下、η=0时,结构表面风压整体较大,在r=0处结构表面出现最大负风压系数-1.13,阻力系数C_(F_(x))和升力系数C_(F_(z))出现最不利值,分别为0.27和-0.49;在r/R_(m)=1(R_(m)为龙卷风场涡核半径)处结构表面出现最大正风压系数2.91,力矩系数C_(M_(y))及C_(M_(z))出现不利值,分别为0.44和0.39;全封闭声屏障进行抗龙卷风设计时需要考虑断面的环向压差,建议在结构迎风侧、背风侧和顶部分别取最大正风压极值的60%、40%和最大负风压极值的70%进行组合。

桥梁防撞钢套箱设计与连接方式比较研究——船舶正面碰撞下的有限元分析

建立了嘉绍大桥防撞钢套箱有限元模型,改变其钢板厚度,分析钢板厚度变化对钢套箱抗撞性能的影响;改变钢套箱与桥墩之间的连接方式,模拟不同连接方式对钢套箱抗撞性能的影响;改变套箱厚度,分析其对钢套箱抗撞性能的影响。结果表明,缓冲距离足够的情况下,钢板厚度减小,船舶撞击力峰值会减小;在相同条件下,密贴这种连接方式的抗撞性能弱于有浮动或者固定连接件连接这2种方式;套箱厚度变化对抗撞性能的影响不大,但是采用密贴连接时,需注意其缓冲距离是否足够。

梅雨气候区膨胀土填芯路基设计研究

将膨胀土作为路基填料,可有效利用膨胀土路堑开挖产生的弃土。以铜陵江北港铁路专用线膨胀土路基工程为依托,提出了梅雨气候区膨胀土填芯路基的设计方法。首先,进行膨胀土的膨胀力试验;然后,研究梅雨季节膨胀土填芯路基内部体积含水量与包边黏性土种类、包边厚度、路基压实系数的关系,分析梅雨季节填芯膨胀土膨胀力发育情况;最后,确定了膨胀土填芯路基设计方案,并将膨胀力引入折线型滑动面安全系数计算公式进行稳定性验算。结果表明,铜陵江北港铁路专用线膨胀土填芯路基采用亚黏土包边,包边厚度取1 m,压实系数取0.92,不仅能减少浪费,安全系数也满足规范要求。

钢板结合连续梁桥结构噪声分析

为了探究钢板结合梁桥的振动噪声,建立车-轨-桥耦合动力分析模型,获得了列车与桥梁的动力反应,后将此动力反应作为声学边界条件求解得到了钢板结合梁桥的结构噪声辐射,并对噪声辐射影响参数进行了探究.研究表明,列车过桥时,桥梁的结构位移呈现出周期性变化,各测点的竖向加速度均大于横向加速度;全桥结构噪声表现为全频段内均有衰减,高频区段衰减速率较低频段快;当车速提高时,各场点的总体声压级逐渐变大,车速从200 km/h升至260 km/h时,各场点声压级的上升幅度更大;双向行车时总体声压级显著增加,但各板件在峰值声压级时的贡献量比例无显著变化;有板肋时,顶板声压级贡献量较上翼缘板的更大,无板肋时则相反.添加板肋能够对局部结构进行优化,但对于整体的降噪效果影响不大.本桥板肋布置间距宜在5.2m左右.

钢渣混凝土桩土相互作用机理试验研究

通过设计桩土相互作用可视化试验装置,模拟钢渣混凝土桩加固吹填土地基,对桩周土体的水分含量、孔压值以及桩体对土体的扰动情况进行监测分析,并利用宏观、细观和微观相结合的试验手段,深入研究桩土间产生的物理化学反应及其产物。试验结果表明,桩体具有膨胀挤密土体的作用;桩体能够加快土体的排水减压过程;桩土间产生的物理化学反应及其产物对地基稳定性有着正向加强作用。

基于BIM的城市地下综合管廊建模与系统实现

针对目前城市地下综合管廊二维管理模式存在的直观性差、效率低问题,采用BIM技术,对综合管廊构件进行编码和族库构建.在此基础上,提出了综合管廊结构主体模型、入廊管线模型和附属结构模型的参数化建模方法,实现了管廊模型的快速生成,有效地提高了建模效率.基于C#编程语言、数据库技术、Revit、Unity平台和Dynamo的二次开发技术,开发了地下综合管廊建模平台,实现了综合管廊模型的有效集成、信息查询和三维漫游展示,解决了地下综合管廊可视化运维管理的关键问题,为地下综合管廊整体可视化运维管理奠定了良好的基础.

水平岩层单孔切缝聚能爆破效果影响因素研究

隧道水平岩层聚能爆破效果的影响因素众多,且各因素对爆生裂隙扩展特性的影响尚不明确。针对这一问题,采用有限元建立单孔聚能爆破模型,验证其正确性,开展了水平岩层单孔正交数值模拟试验分析,通过研究揭示各因素对单孔聚能爆破效果的影响规律。结果表明,对水平岩层单孔聚能爆破效果影响程度最大的是不耦合系数,聚能爆破下岩体内水平爆生裂隙扩展长度、贯穿充填节理长度、非聚能方向围岩损伤范围,都与不耦合系数呈负相关,并综合考虑不耦合系数对爆破效果的影响给出了其建议值。

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《石家庄铁道大学学报》(自然科学版)再次入选“中国科技核心期刊”

2022年12月29日,中国科学技术信息研究所在线上举行“中国科技论文统计报告发布会”。大会发布了《2022年版中国科技期刊引证报告(核心版)》,《石家庄铁道大学学报》(自然科学版)再次入选“中国科技核心期刊”(中国科技论文统计源期刊)。本刊已连续23年入选“中国科技核心期刊”(中国科技论文统计源期刊)。

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2022年12月29日,中国科学技术信息研究所在线上举行“中国科技论文统计报告发布会”。大会发布了《2022年版中国科技期刊引证报告(核心版)》,《石家庄铁道大学学报》(自然科学版)再次入选“中国科技核心期刊”(中国科技论文统计源期刊)。本刊已连续23年入选“中国科技核心期刊”(中国科技论文统计源期刊)。