高原动车组主动压力保护技术分析研究

列车驶入隧道时会产生剧烈的压力波动,对车内人员的耳感舒适性有重要影响。在高海拔、大坡度环境下,车内外压力变化还要叠加海拔变化的影响,车内人员的耳感不适性问题将更加复杂。文章采用一维可压缩非定常不等熵流动模型黎曼变量特征线法和考虑连续换气风机工作的车内压力计算方法,分别在隧道单列车通过和中央等速交会情景下进行了车内外压力变化特征研究,并基于国内高速列车主动压力保护技术,对比了采用高静压风机和低静压风机的车内压力保护效果,最后结合UIC标准和国内民航舒适性标准限值进行了车内压力舒适性评价。研究表明,高静压风机对车内压力瞬变的抑制作用明显优于低静压风机,低静压风机车内每1 s、3 s和10 s内最大压力变化量分别高于高静压风机约100%~600%,且350 km/h速度等级列车的高静压风机对车内压力抑制作用略优于250 km/h速度等级列车。

基于主动压力管理的管网漏损控制方案

针对管网中的背景漏损量,提出以更换管道来改善管网压力水平的主动压力管理方案。建立以最小化管网背景漏损量和管道更换费用为目标函数的数学模型,并通过遗传算法获得该优化问题的帕累托前锋的最优估计。选取文献中常用的案例管网对以上方法进行验证。优化计算结果表明,相对于原有的管网系统,所获得的帕累托前锋上的解可消除管网中的高压区,平衡管网压力,从而使背景漏损量降低17%~54%。

一种主动压力抛光光学磨镜设备的压力控制器

一种主动压力抛光光学磨镜设备的压力控制器，其特征是设置一个作用于主动压力抛光盘的压力控制器，机械部分的结构为：在主动压力抛光盘上设置施力点，施力点通过带有丝杆的机械传动链联接于压力驱动电机的输出端，电控部分的压力控制回路含设置于机械传动链中的重力传感器，它的承重信号输出经前置放大器后作为反馈控制信号与工控计算机输出的给定模拟量一起输入至有源比例积分调节器构成的压力调节器，

考虑土拱效应的多层土体墙后主动土压力模式研究

土拱效应已经被广泛证明存在于岩土工程中,然而关于土拱效应的土压力研究目前常局限于单层土体,对于多层土体墙后主动土压力的分布规律尚不清楚。基于土拱效应理论,提出了多层土体挡土墙后非线性主动土压力求解公式,并通过两种典型地层研究了土体内摩擦角和墙土摩擦角对主动土压力分布规律的影响。结果表明:所提出的计算公式能够很好地描述多层土体墙后主动土压力分布规律,计算结果与数值模拟结果基本一致;当上、下土层参数一致时,该公式可以退化成单一土层土压力计算模型;当墙土摩擦角充分发挥时,上层土体墙后土压力受土体内摩擦角影响明显,而当墙土摩擦角部分发挥时,下层土体墙后土压力受墙土摩擦角影响更大。

基坑近接地铁车站主动土压力合力算法研究

针对有限土体主动土压力合力计算公式复杂的问题,以既有地铁车站邻域内新建基坑工程为依托,根据既有地铁车站与基坑的位置关系提出多种有限土体破坏模式,采用薄层微元法,考虑土体与结构界面摩擦作用,建立主动土压力合力计算方法。通过调整新建与既有结构空间位置关系,得到了主动土压力合力等值图,并对其开展了参数分析,提出了主动土压力简便计算方法。研究结果表明:①提出了5种有限土体破坏模式,建立了相应的主动土压力计算公式;②随着近接距离的增加,主动土压力逐渐增大;随着既有地铁车站覆土厚度的增加,靠近基坑的时候主动土压力逐渐增大,远离基坑侧的主动土压力先增大后减小最后增大;③基坑深度对主动土压力影响大,内摩擦角有影响,墙土摩擦角基本上没有影响;④给出了有限土体主动土压力合力空间位置关系系数建议取值情况。通过以上研究,提出了一种简便的有限土体主动土压力合力计算方法,可以为近接工程设计与施工提供参考。

考虑墙背倾角的挡土墙地震主动土压力研究

根据前人提出的土体内外摩擦角随土体位移逐渐发挥的理论,综合考虑绕墙趾转动的位移模式与地震力对土压力的影响,利用水平层分析法推导了挡土墙地震主动土压力沿墙高分布、合力及合力作用点高度的理论公式,分析了墙体位移量与地震加速度系数对土压力分布、最危险滑裂面倾角、合力作用点高度及主动侧土压力系数的影响.分析结果表明,土压力强度呈非线性分布,所得主动土压力合力经简化之后与Mononobe-Okabe理论相同,滑裂面倾角随地震系数增加而减小,合力随地震系数增大而减小,主动侧土压力系数随墙背倾角和地震系数的增大而增大.经有限元软件模拟验证,本文计算所得结果与模拟所得土压力分布曲线变化趋势基本吻合.

水位变化下含裂缝非饱和土挡墙的地震主动土压力研究

高烈度区挡墙抗震设计的主要荷载是地震主动土压力。首先根据水位、缝深和墙踵的相对位置关系,提出了含裂缝非饱和土挡墙在高、中、低水位下地震主动土压力分析的3种力学模型;继而通过拟动力法计算墙后滑动土体的地震效应,运用非饱和土力学原理与极限平衡法建立了水位变化下倾斜挡墙的地震主动土压力解答,并给出了迭代应用步骤、对比文献理论解答与振动台实测;最后探讨了水位、缝深以及土体非饱和特性对地震主动土压力系数的影响规律。研究结果表明:所得非饱和土挡墙地震主动土压力解答综合考虑了水位、缝深与土体非饱和特性,能退化为经典土压力公式,与文献理论解答、振动台实测吻合良好且应用较便捷,具有重要理论意义和良好的应用前景;地震主动土压力受水位、缝深、基质吸力、吸力分布与吸力角的影响均很显著,需采用工程措施维持基质吸力、吸力分布、低水位、小缝深等稳定存在以优化挡墙抗震设计。

邻近基坑开挖及渗流条件下的主动土压力模型

邻近基坑开挖和场地渗流条件变化均会改变先期施工基坑支护结构所受的土压力,进而引起结构变形,然而目前较少有同时考虑以上两个方面的土压力计算模型。基于极限平衡法,利用邻近基坑开挖边界与对数螺线滑动面间的几何关系,引入土体有效重度和吸力随场地渗流条件变化的计算理论,建立了考虑邻近基坑开挖及渗流条件下的主动土压力计算模型,结合基坑监测数据验证了模型的可靠性与合理性。计算分析表明:当邻近基坑深度不变时,主动土压力系数随基坑间距的增大先呈线性变化,随后先增大后减小,最后保持不变。当基坑间距不变时,主动土压力系数随邻近基坑深度的增加包含两种变化类型,一类是呈现先增大后减小的“山坡型”,另一类则是增大后保持不变。场地降雨渗流及地下水水位升高都将使土中吸力降低,从而导致主动土压力增大。本文研究成果对邻近基坑开挖的受力变形分析具有理论参考作用。

考虑基坑失稳前土体状态转变效应的非极限主动土压力计算方法

为了拓展深基坑失稳破坏前非极限主动土压力计算的适用范围,依据深基坑失稳破坏前的土体状态转变效应即黏性土类流体特征和墙背扰动域区划分,借助土的流变模型和流体运动动量方程推导出一种考虑时间和位移的非极限主动土压力计算方法;利用COMSOL Multiphysics仿真软件对计算方程进行求解,计算得到深基坑失稳破坏变前关于时间和位移的主动土压力数值。通过与试验实测值和已有文献计算值对比,结果表明,基于基坑失稳破坏前土体状态转变效应的非极限主动土压力计算结果与试验实测值更加接近,误差在3%以内,具有更高的精度;通过对计算模型中的流变参数进行分析,得出土的瞬时弹性模量、黏弹性模量和黏滞系数对非极限主动土压力的影响规律,其中黏滞系数影响最为显著,分析结果对于指导深基坑失稳破坏的防治具有工程指导意义。

非极限状态非饱和土主动土压力试验及理论分析

目前土压力研究大都以极限状态下的土体为研究对象,且假定土体处于饱和或干燥状态,未考虑墙体位移与土体非饱和特性对土压力的影响,在实际工程的应用中有局限性。鉴于此,开展主动平动模式下墙后不同含水量砂土的刚性挡墙土压力室内模型试验,并采用渗压计和土压力盒分别量测不同深度处土中的基质吸力和土压力,以及利用DIC图像关联技术观察不同挡墙位移时的土体位移情况。试验结果表明,当墙后土体处于非极限状态时,土体破坏面始终通过墙踵,且其形态接近于平面;其次,在此基础上,结合非极限状态下墙土摩擦强度发挥特性和非饱和土强度准则,提出位移相关的非饱和土强度模型,并建立非极限状态下非饱和土主动土压力计算模型,以及与室内试验结果对比验证了该模型的合理性;最后,针对提出的计算方法探讨了墙体位移和土体基质吸力对主动土压力的影响。参数分析结果表明,非饱和土主动土压力随挡墙位移量的增大而逐渐减小,而随着基质吸力的增大呈现先减小再增加的趋势,且存在一极小土压力值,朗肯土压力值和Fredlund扩展朗肯土压力值分别为该模型在饱和与非饱和情况下位移达到极限状态时的特殊值。

绕墙底转动模式下装配式挡土墙土压力研究

墙背土压力分布及大小是装配式挡土墙设计的关键依据。设计并开展新型装配式混凝土挡土墙现场试验,研究挡土墙在加载条件下的位移模式和土压力分布规律。以现场试验为原型,建立无黏性填土、墙背倾斜且粗糙的挡土墙理论计算模型,同时考虑挡土墙位移模式与大小、土拱效应和土层间剪应力的影响,采用水平层分析法推导了绕墙底转动(RB)模式下挡土墙的土压力计算公式。结果表明:①该装配式挡土墙整体性能良好,绕墙底刚性转动。在RB模式下,墙顶处土体最先达到主动极限状态,土体从上至下逐渐达到极限状态;任意深度处的土体位移S_(c)达到7 mm时将达到极限状态,即S_(c)=0.16%H(H为墙高)。②本文理论解与试验值吻合较好,计算公式可用于求解挡土墙绕墙底转动过程中的土压力分布及大小。③随着挡土墙转动幅度的增大,土压力分布曲线凹向逐渐明显,土压力合力作用点高度呈现先降低后回升的现象;挡土墙转动角度η=0.007 rad为挡土墙达到主动状态的临界值。

考虑土拱效应的黏性土主动土压力解析解

挡土墙是一种常见的挡土结构物,在道路工程中得到了广泛的应用。作用在挡土墙上的主动土压力是工程中挡土墙设计的一个重要指标。为了进一步提高主动土压力的计算精度,以多因素影响下的刚性挡土墙为研究对象,同时考虑挡墙墙背倾角、填土黏聚力和内摩擦角、墙-土摩擦角和黏结力以及超载等因素的影响,假定墙后形成的圆弧形土拱产生土拱效应,基于薄层单元法,推导了主动土压力分布、合力大小和滑裂面倾角的计算公式。通过与模型试验和现有理论结果的对比分析,验证本文理论解对主动土压力计算的有效性。研究结果表明:考虑土拱效应后的土压力沿墙高为非线性分布,土压力随着墙高和超载的增加而增大,随着黏聚力的增大而减小;在墙上部(约0~H/3),主动土压力随墙背倾角的增大而减小;在墙下部(约H/3~2H/3),主动土压力随墙背倾角的增大而增大;当挡土墙由光滑转为粗糙时,土压力分布由线性分布转为非线性分布;此外,墙土界面越粗糙,墙背墙角越大,土压力非线性分布程度越明显。尽管考虑因素的增多使得土压力的计算过程变得复杂,但由于计算条件与实际工况更加接近,土压力计算结果误差更小。本文建立的考虑多因素影响的主动土压力通用计算公式,可为实际复杂工程条件下的挡土墙设计提供理论指导。

悬臂式挡土墙地震主动土压力计算方法

为确定悬臂式挡土墙立臂的地震主动土压力,针对墙后填土的5种可能失稳破坏模式,基于对数螺旋式滑裂面形态,采用极限分析上限定理与拟静力法推导了作用于假想坦墙背上的地震土压力合力;在此基础上,对坦墙背后滑楔体、立臂与坦墙背之间的土体分别采用斜条分与水平条分法,并通过土压力合力的上限解对坦墙背上的土压应力进行修正,进而求得立臂上的土压力分布。实例分析表明,立臂静土压力沿深度分布呈顶点位于下部的抛物线模式;地震土压力分布一般呈非线性递减模式,计算值与试验值有良好的一致性;两种工况下合力作用点分别位于立臂下半段与上半段。参数分析显示,水平地震影响系数、踵板宽度和立臂倾角的增加均使立臂中上部地震主动土压力显著增大;地震条件下增长踵板宽度会导致立臂受力增加。在强震条件下,本法得到的立臂土压力比铁路规范法的结果高出约9%~14%,立臂底端弯矩更显著高于规范法结果,规范法进行强震条件下悬臂墙的抗震设计可能偏于不安全。

沿缓倾软弱外倾结构面滑动的主动岩石压力计算

在现行规范中,沿缓倾外倾软弱结构面滑动的边坡主动岩石压力E_(ak)公式未考虑后缘裂隙水压力,导致Eak计算存在偏差。针对这一问题,考虑后缘裂隙水压力,根据力系的平衡关系和几何条件,进行受力分析和简化,推导主动岩石压力计算公式,判断是否存在极值点以及其位置。研究结果表明,与不考虑后缘裂隙水压力相比,E_(ak)的误差达到21.89%~100%;E_(ak)在有实际工程意义区间内存在极大值。针对缓倾岩层倾角θ和结构面内摩擦角φ大小进行讨论,当θ>φ时,坡顶潜在滑裂面宽度b_(0)一般为边坡高度H的0.2~1.2倍;当θ≤φ时,E_(ak)的极大值出现在坡面位置。本次研究分类完善了计算公式,并对极值点位置和H等因素之间的关系进行了分析,对沿缓倾软弱外倾结构面滑动边坡的防治具有理论和工程实践意义。

刚性挡土墙后轻量土主动土压力特性模型试验研究

为了研究轻量土的主动土压力特性,通过开展大比尺刚性挡土墙模型试验,采用人工控制挡土墙位移的方式,分析轻量土作为墙后填土时的主动土压力分布规律。结果表明:轻量土的侧向土压力随着挡墙位移量的增加先降低后逐渐趋于稳定,侧向土压力在挡墙位移量为3 mm时初步达到稳定状态,对比发现轻量土的主动土压力显著小于重塑黄土,这表明轻量土可以有效降低墙背主动土压力。轻量土的主动土压力系数处于0~0.16之间,沿着挡墙分布较为稳定,而重塑黄土主动土压力系数介于0~0.57之间,显著大于轻量土的主动土压力系数。经朗肯理论值与模型试验值对比分析,发现轻量土的朗肯主动土压力小于试验值,理论值与试验值之间的绝对误差处于0~6.32 kPa之间,其在实际工程中可以忽略不计。鉴于模型试验中墙背与填土之间存在一定的摩擦,朗肯理论在计算轻量土的主动土压力时仍较为准确。通过模型试验研究和传统理论分析,揭示了轻量土的主动土压力特性,对于完善轻量土土压力理论具有重要意义。

主动平移模式下墙后非饱和砂土破坏模式及侧向土压力分布试验研究

在主动平移模式下,开展一系列不同墙面粗糙度和砂土含水率情况下刚性挡墙主动土压力室内模型试验,通过渗压计和土压力盒分别监测了基质吸力和土压力的变化,并基于DIC图像关联技术获取破裂面位置,进而分析了基质吸力和界面粗糙度对主动土压力和土体破裂面形状的影响。试验结果表明:随着含水率增加,砂土破裂面逐渐向外移,原因在于当砂土基质吸力大于其进气值时,吸应力随基质吸力的增大而减小,进而使土体抗剪强度降低;达到主动极限状态后,破裂面过墙踵,但比库仑破裂面要浅,二者差异随基质吸力减少而增小;墙土界面摩擦对滑动破裂面形状的影响很小。此外,主动土压力在墙体中上部区域,随着深度增加而近似呈线性增大,但在墙踵附近区域,松砂传递的摩阻力使土压力出现略有减小;实测主动土压力值始终小于库仑主动土压力值,其差值随着含水率的增大而增大;相比摩擦角的影响,吸应力对土压力作用更为明显。

考虑第二破裂面的折线墙背挡土墙的地震主动土压力

应用极限平衡原理和库伦土压力思想,研究地震荷载作用下折线墙背挡土墙的主动土压力问题.采用拟动力法对地震荷载进行描述,考虑地震荷载作用下第二破裂面的产生条件,推导折线墙背挡土墙的地震主动土压力计算公式.通过算例分析各参数对折线墙背挡土墙的地震主动土压力的影响,预测墙后填土滑裂面的位置.

非极限主动土压力解的参数敏感性分析

为揭示土体强度参数及墙体设计参数对非极限主动土压力的影响,基于数学分析手段,对非极限主动土压力解中各计算参数的敏感性特征进行考察,得到各计算参数对层间剪应力分布、主动土压力分布及合力作用点位置的变化规律。结果表明,主动层间剪应力与内摩擦角φ无明显相关关系,随黏聚力c、墙土间黏聚力c w、墙土位移比η和填土面倾角ε的增大而增大,随墙背倾角α的增大而减小;主动土压力随η、φ、c、c_(w)的增大而减少,随ε的增大而增大;主动土压力合力作用点位置随η、δ、c_(w)、φ的增大而升高,随α、ε的增大而降低。

有限填土主动土压力公式推导及其适用性探究

《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)均提到了有限范围填土的主动土压力计算公式,但未见详细推导发表,且公式针对粘性土的适用条件并未明示,现行注册岩土考试中也多以坡角θ>(45°+φ/2)作为公式应用的判定条件。从楔形体静力平衡出发推导了两本规范中的公式,并通过算例得到了粘性土的破裂角数值解,初步探究了规范公式的应用条件。

曲线滑裂面下RB模式的主动土压力计算方法

为研究在RB模式下挡土墙的主动土压力解的问题,假定滑裂面为曲线滑裂面,提出在RB模式下主动土压力的计算方法,采用水平分层的方法推导出主动土压力的微分方程,并用有限差分法对其进行求解,并将计算结果与相关试验结果进行对比,验证该方法的准确性。还讨论了主动土的压力分布、合力大小及合力作用点位置对墙顶位移的影响。研究结果表明:这三者均与墙顶位移之间存在负相关关系。