地铁车辆段上盖建筑道砟垫减振机理与效果

为了分析道砟垫对上盖建筑的减振效果,对杭州市某地铁车辆段咽喉区、试车线碎石道床(含道砟垫)轨道和上盖建筑振动响应进行现场测试.考虑桩与土体的相互作用,建立列车-轨道-土体-桩-上盖建筑三维全耦合动力学模型,揭示了车辆段列车引起上盖建筑振动传播的规律以及道砟垫对上盖建筑减振的机理,分析不同车速下道砟垫刚度对减振效果的影响.结果发现,上盖建筑底层振动主频为40~80 Hz,高频成分随着层高衰减明显;建筑顶层振动主频为20~40 Hz,低频成分随着层高有增大的趋势.道砟垫对上盖建筑的减振效果随着频率的增大呈整体改善的趋势,40 Hz以上的频段,结构最大插入损失可达7~12 dB.车速越高,道砟垫刚度越小,道砟垫对上盖建筑的减振效果越好.综合考虑道砟垫压缩量和减振效果,建议道砟垫刚度取值为0.012~0.024 N/mm^(3).

桥隧区段道砟垫对厚度不足道床力学性能的改善机理研究

通过建立多边形本构弹性有砟道床离散单元仿真模型,分析桥隧区段道砟层厚度不足对道砟颗粒受力及道床刚度的影响,并研究不同刚度的道砟垫对厚度不足道床的力学性能的改善效果。研究结果表明:道床厚度不足会引起道砟颗粒间接触力及道砟颗粒与下部基础的接触力显著增大,与35 cm厚道床相比,16 cm厚道床的道砟颗粒间接触力及道砟颗粒与下部基础的接触力增幅分别为139%和143%,道砟破碎的风险明显增大;道床厚度不足会引起道床刚度激增,16 cm厚道床的刚度为35 cm厚道床刚度的2.3倍;铺设道砟垫可以减小道砟颗粒的受力幅值,铺设刚度分别为16、10、6和4 kN/mm的道砟垫后,16 cm厚有砟道床与下部基础的最大接触力分别降低58.3%、57.7%、64.6%和60.9%;对于厚度不足的道床,可通过铺设不同刚度的道砟垫实现道床刚度的调整。

城市轨道交通新型网孔式弹性道床垫力学性能研究

目的:网孔式弹性道床垫作为一种新型的道床垫,需要对其力学性能进行研究,以验证其应用于道床减振的可行性。方法:以既有USM型弹性道床垫及新型网孔式弹性道床垫作为研究对象,分析了这两种道床垫的结构特征,分别建立了两种道床垫的有限元模型。基于有限元模型模拟了两种弹性道床垫的动静刚度试验,在材料参数及其他尺寸参数不变的前提下,依次改变内接圆直径R 2及道床垫厚度h 2的取值,分析新型网孔式弹性道床垫应力及静刚度的变化规律。对两种弹性道床垫的综合性能(体积、最大应力、动静刚度)进行对比。结果及结论:新型网孔式弹性道床垫应用于道床减振具有可行性。改变R 2及h 2,可以灵活调整新型网孔式弹性道床垫的刚度。在相同受力面积、相同刚度及相同载荷的条件下,新型网孔式弹性道床垫的体积较既有USM型弹性道床垫降低了40.7%,所用材料可大幅节省。新型网孔式弹性道床垫的最大应力值较既有USM型弹性道床垫降低了43.0%,有利于提高道床垫的使用寿命。新型网孔式弹性道床垫的动静刚度比较既有USM型弹性道床垫更大,表明其具有更好的振动衰减能力。

铁路道砟垫标准及技术发展方向研究

有砟轨道结构约占我国铁路运营里程的75%,铺设于桥、隧等刚性基础条件下的有砟轨道存在道床振动大、劣化速率快等一系列问题。对于梁端、过渡段等特殊区段,通常还存在因有砟道床厚度不足而导致的轨下刚度大、弹性差等现象。国外对此通常采用铺设道砟垫的方式以达到增强道床弹性,减少道床劣化等目的。对比分析国内外道砟垫的相关技术标准,指出各国试验方法的差异;对道砟垫减振降噪、延缓道床劣化技术的研究进展进行分析;在此基础上提出道砟垫试验方法、减振机理、延缓劣化作用、材料创新等方面的技术研究发展方向。

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况。研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡。

道砟垫隔振性能理论分析与试验研究

研究目的：为了准确而又高效地评价道砟垫的隔振性能，本文建立单自由度阻抗模型和多自由度车辆一轨道耦合动力学模型，并分析对比刚性基础上的有砟轨道铺设道砟垫后的加速度插入损失，并与实测数据进行验证分析。研究结论：（1）在0～200Hz频段内，单自由度阻抗模型和多自由度车辆一轨道耦合模型都能有效的评价道砟垫的隔振性能，但前者计算简便、力学概念清晰，具有更强的工程实用性；（2）道砟垫隔振作用具有频率选择性，即它只能在某一频段内才具有明显的隔振作用，而其他频段隔振作用甚微甚至会放大振动；道砟垫隔振作用最显著频率为铺设道砟垫前系统的固有频率，此处加速度插入损失达到16．3dB之多；（3）隔振效果最差，即放大振动最明显频率为铺设道砟垫后系统的第一阶共振频率，这个频率在设计道砟垫时应予以重视，避免与要求被隔振结构的固有频率重合；（4）本文提出的单自由度阻抗模型，对铁路有砟道床的隔振设计有一定的参考意义。

涵洞地段道砟垫的减振特性

为了给涵洞地段道砟垫的设计和优化提供理论依据,根据轮轨系统耦合动力学理论和有限元方法,建立了车辆-轨道-涵洞垂向耦合振动模型;采用大型通用显式动力分析程序LS-DYNA分析道砟垫对轨道和涵洞动力响应时频特性的影响,并对道砟垫的合理刚度进行了研究.结果表明:采用道砟垫不会加剧轮轨动力作用和影响行车安全,而且可显著减小涵洞的动力响应;道砟垫对钢轨振动的影响不大,对轨枕振动有一定减振作用,但对道砟振动有不利影响;道砟垫的合理面刚度为50～100 MPa/m.

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。

弹性轨枕+道砟垫有砟轨道疲劳性能试验研究

为研究弹性轨枕+道砟垫有砟轨道结构疲劳损伤特性,建立轨道结构实尺模型,开展疲劳试验,探究轨道结构在周期循环荷载作用下的疲劳特征,通过测试钢轨、轨枕位移,轨距,道床沉降高度,轮轨力变化规律来反映轨道结构的疲劳特性。试验结果表明:300万次疲劳荷载前后,弹性轨枕+道砟垫有砟轨道各部件均保持完好;钢轨和轨枕在循环荷载作用下,两者位移逐渐减小并趋于稳定;轨距基本保持不变;道床因循环荷载作用逐渐密实,在加载初期其高度有所下降,后期保持不变;轮轨力在加载过程中基本保持稳定。反映出弹性轨枕+道砟垫有砟轨道在循环荷载作用下,仍能够保持良好的几何形位及受力状态,耐久性良好。

道砟垫有砟道床力学特性离散元分析

为分析铺设道砟垫对铁路有砟道床力学特性的影响,采用离散单元法和图像处理技术,构建道砟颗粒计算模型,采用"弹性杆"模拟道砟垫,建立高速铁路道砟垫有砟道床的离散元分析模型,依据现场测试结果验证了模型的正确性。对比分析了列车荷载作用下普通有砟道床和道砟垫有砟道床的动态响应。结果表明:铺设道砟垫可以从整体上降低有砟道床的振动水平,使道砟颗粒振动加速度的平均值降低9.40%;铺设道砟垫可以减少道床中强力键的个数,提高道床中较小接触力出现的概率,使道砟颗粒的平均法向接触力降低21.7%,平均切向力降低24.4%;道砟垫可以显著增加道砟颗粒与下部基础的接触点数,增大接触面积,减小接触力;道砟垫有助于降低道床刚度,增大有砟轨道弹性。

钢轨接头段道砟垫的减振特性研究

为了研究道砟垫面刚度的变化对轮轨冲击荷载的影响,采用ABAQUS显示动力分析程序,建立三层离散点支承梁轨道模型,对列车以200 km/h速度通过折角为0.01的钢轨接头处轨道基础结构的动力响应进行模拟。结果表明:道砟垫的使用可以有效减缓路基的动力响应;轮轨冲击力P2随道砟垫面刚度的增大而增大;200 km/h以上的铁路中,钢轨接头处道砟垫的面刚度不应大于250 MPa/m。

地铁车辆段用道砟垫减振性能落轴试验研究

在既有运营线车辆段进行上盖物业开发中,采用道砟垫对有砟道床进行减振性能的改造是常用的手段。道砟垫选型设计应根据减振需求事先在室内开展相关测试评价。按照欧洲标准对2种不同的道砟垫进行静态基础模量、5 Hz低频动态基础模量和20 Hz高频动态基础模量的测量。利用混凝土II型轨枕搭建有砟轨道-路基系统实尺模型进行落轴冲击试验,探究这2种不同类型的道砟垫在有砟轨道碎石道床改造中减振效果的差异,由此得到道砟垫模量对其减振效果的影响,为车辆段碎石道床道砟垫减振参数优化提供一种可行的实验方法及参考。试验结果表明,I型道砟垫的基础静态模量低于II型道砟垫,但是5 Hz低频动态基础模量和20 Hz高频动态基础模量却高于II型道砟垫。铺设减振垫后道床固有频率降低,基底最大Z振级也有所下降。I型道砟垫插入损失约为9.7 dB,II型道砟垫插入损失约为11.8 dB。降低通过静模量参数不足以确定道砟垫的减振效果,还应充分考虑轨道结构的动力特性,从高频动模量的角度对道砟垫的减振效果进行优化。

道砟垫长期使用后质量特性研究

1983年修建慕尼黑的"Gasteig"文化中心时,在临近的铁路线上安装了SylomerB 851道砟垫来保护文化中心免受结构噪声的影响。经过30年共计13亿t轮载荷载作用之后,为检测道砟垫的长期效果,在实验室中和铁路上分别对该道砟垫的质量特性展开了深入测试。检测结果发现道砟垫仍能满足安装时设定的严格的结构噪声降低要求。与安装时的测量结果相比,测得的特性(静态/动态)只发生了细微变化,因此可以肯定的说,道砟垫还能够再有效使用30年。

车辆段道砟垫减振特性分析研究

以实测数据为依据,分析了道砟垫在车辆段咽喉区的减振效果应用,并对上盖部分进行振动对比,分析了道砟垫对上盖的减振作用,指出在进行上盖开发设计时,对咽喉岔区可采用有砟轨道结合道砟垫的减振方式,减振效果插入损失达8.2dB,可满足咽喉区上盖开发的环境需要。