Longitudinal resistance performance of granular ballast beds under cyclic symmetric displacement loading

目的:研究散粒体道床在纵向反复荷载下的阻力性能及变化规律是深入理解有砟轨道无缝线路动态服役性能和辨识无缝线路在循环荷载作用下的受力变形机理的基础。本文旨在利用室内足尺试验模型及专用加载系统,分析散粒体道床受循环位移荷载时的纵向阻力性能,探索不同位移加载幅值对有砟道床纵向阻力的影响。创新点:1.利用有砟轨道结构足尺试验模型及循环加载装置,测试循环荷载下的道床纵向阻力-位移滞回曲线;2.根据循环加载试验曲线,构建滞回模型,刻划散粒体道床的纵向承载和传力性能。方法:1.通过试验分析,得到散粒体道床在周期性荷载作用下的力-位移曲线(图6、8和10);2.基于试验数据,分析散粒体道床在周期性荷载下的滞回准则,得到不同位移幅值下滞回曲线的演化规律(图7、9和11);3.通过图像识别技术,对周期性荷载作用下道砟颗粒的运动规律进行分析,从散粒体道床的细观作用机理分析宏观力学表现(图16~18)。结论:1.散粒体道床在循环往复荷载下的纵向阻力-位移曲线为一条封闭的滞回曲线,且存在明显的耗能现象;2.在位移幅值保持不变的循环过程中,散粒体道床表现出一种循环软化行为;3.位移幅值不同,道床纵向阻力的衰减率不同,且位移越大,退化效应越明显。

高速铁路有砟道床纵向阻力滞回曲线特征及规律研究

针对有砟轨道道床纵向阻力的强非线性特点,通过足尺试验模型,在不同加载速率和位移极值的周期性纵向荷载作用下,研究散体道床的纵向阻力滞回曲线特性及规律。结果表明:散粒体道床在周期性荷载作用下的卸载曲线与加载曲线不重合,加、卸载曲线形成一条闭合的、呈中心对称的滞回曲线;滞回曲线的形态特征并非理想的滞回状态,滞回环面积随位移幅值的增加线性增大;位移幅值越大道床能量耗散系数越大,道床耗能能力越强,滞回曲线越饱满;道床的动刚度近似随荷载循环周次的增加线性递减;滞回曲线分段刚度值受位移幅值影响明显,不同位移幅值下的滞回曲线分段刚度值不同。有砟道床纵向阻力具有滞回特性说明其正常使用状态存在动态耗能行为,有助于深入研究高速条件下有砟线路的高稳定性、高可靠性和高安全性。

周期性纵向荷载下散粒体道床阻力试验研究

基于有砟轨道结构足尺试验模型,开展不同加载速率和位移极值的周期性纵向荷载下散粒体道床纵向阻力特性试验,探讨散粒体道床在周期性循环荷载下的变形特征及阻力特性。结果表明:单调反复荷载会造成道床塑性变形的不断积累,从而使得其阻力幅值增大;散粒体道床在周期性荷载下的卸载曲线与加载曲线不重合,形成一条闭合的滞回曲线,随循环周次的增加,道床体现出循环软化特性;周期性循环荷载作用下,散粒体道床的响应程度与位移幅值和加载速率有关;散粒体道床的循环软化行为依赖于外加位移幅值的大小,外加位移幅值越大,循环软化越严重。

轨道框架对散粒体道床非线性纵向阻力影响的试验研究

为深入探索轨道框架对道床非线性纵向阻力的影响,通过建立足尺模型,采用轨道框架法测试道床纵向阻力-位移关系曲线,从轨枕数量、屈服位移、屈服阻力等角度研究轨道框架纵向变形机理,获得轨道框架下道床纵向阻力非线性力学特征。在此基础上,建立轨排结构道床纵向阻力均值计算方法。结果表明:轨道框架道床纵向阻力值明显小于各轨枕阻力之和,且随着轨枕数量与屈服位移取值的增加,差异逐渐增大;当轨道框架沿纵向移动时,道砟颗粒呈现出不规则的运动规律,轨道框架中间位置处颗粒运动的不规则性相对两端较弱,且颗粒位移扩散角较小;轨排结构道床阻力均值计算方法可以较为合理的预估出阻力值的大小,且随着轨枕数量的增加,道床阻力均值趋于稳定。

散粒体道床离散单元法分析

:探讨散粒体道床新的数值分析方法——离散单元法 ,建立道床离散单元模型 ,计算散粒体道床在不同加载情况下道床的应力 。

碎石道床的组构描述

散粒体的宏观力学行为是由其细观组构所决定的，基于此，本文对影响铁路碎石道床力学特性的几种主要细观组构进行了较为详尽的统计描述，在碎石道床的离散介质理论分析方面进行了探讨。

桥上有砟轨道无缝道岔非线性阻力及其影响分析

为了分析考虑阻力弹塑性变化的高速铁路桥上无缝道岔纵向力演变机理,使用试验与理论分析相结合的方法,全面考虑了道床纵向阻力的弹、塑性变化特征。进行扣件系统反复加卸载试验和有砟道床阻力测试,通过研究线路纵向阻力退化现象,分析其产生机理,并构建无缝道岔新型线路阻力本构模型。以高速铁路18号无缝道岔为例,在ANSYS中建立考虑边界效应的岔-桥-墩一体化模型,将试验所得参数与规范值进行仿真分析对比,深入分析考虑阻力弹塑性变化时对桥上无缝道岔受力及变形的影响。结果表明,当梁轨相对纵向位移较小时,使用规范规定的线路纵向阻力进行高速铁路桥上无缝道岔受力与变形分析,会使计算结果与实际相比普遍偏小。当出现阻力强化现象时,使用规范值进行无缝道岔的受力变形计算所得的结果偏于不安全。建议在实际工程中应尽量进行大量的试验分析,从而修正规范值。

散体道床的非线性力学特性研究

目前,国内外学者采用有限元或多体动力学能较好地研究桥上有砟轨道动力特性,但是在对道床结构进行建模时,往往采用线弹性属性,忽略了其作为散体材料的非线性特性,不能真实反映出散体道床的力学特性,由此也会一定程度影响研究成果的准确性。本文基于离散单元法对散体道床开展动三轴试验的数值计算,根据其受力变形特点,提出了适用于散体道床的非线性力学本构模型Eσ=31.1σ0.35,为有限元或多体动力学研究中散体道床非线性特性参数取值提供思路和参考。