列车移动荷载作用下大跨度悬索桥纵向位移控制研究

为有效控制列车移动荷载作用下大跨度悬索桥梁端产生的纵向位移,以某大跨度铁路悬索桥为背景,采用非线性动力时程分析法,考虑几何非线性和边界非线性,研究在货运列车移动荷载作用下,改变结构体系和约束体系对悬索桥纵向位移的控制效果。结果表明:结构体系方面,设置中央扣和水平拉索均可增大悬索桥结构纵向刚度,显著减小梁端纵向位移;设置中央扣还可减小缆、梁端纵向位移差,对纵向位移控制效果更优。约束体系方面,随着粘滞阻尼器速度指数减小,梁端纵向位移峰值逐渐减小;磁流变阻尼器对梁端纵向位移控制效果有限。采用2种阻尼器组合约束可控制列车过桥纵向位移同时不显著增加缆、梁端纵向位移差。

空沟对层状饱和地基中列车移动荷载的隔振性能研究

基于Biot流体饱和多孔介质理论,建立含空沟层状饱和地基–轨道耦合动力系统,研究了空沟对移动列车荷载引起层状饱和地基振动的隔振问题。方法首先将系统分解为含空沟层状饱和地基和轨道两个子结构,然后采用2.5维间接边界元方法(IBEM)求解含空沟层状饱和地基在移动均布竖向线荷载作用下的动力响应,同时求解轨道在移动列车荷载和均布竖向线荷载共同作用下的动力响应,最后通过令轨道竖向位移与层状饱和地基表面轨道中心处竖向位移相等实现两者的耦合。文中通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并以均质饱和地基和饱和基岩上单一饱和土层地基为模型进行了数值计算分析,研究了饱和地基参数和隔振沟参数对隔振效果的影响。数值结果表明,层状饱和地基中空沟的隔振效果优于均质饱和地基中空沟的隔振效果;且饱和地基中空沟的隔振效果优于相应单相弹性地基中空沟的隔振效果;另外,空沟深度、饱和土孔隙率和基岩与饱和土层刚度比等也对空沟的隔振效果有着重要影响。

列车移动荷载引起的地基土应力状态变化

将列车移动荷载简化为多组轮轴荷载,通过多点加载模拟列车在轨道路基结构上的移动过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象,应用FLAC 3D软件建立轨道-路基-场地三维动力分析模型,对轨道、路基结构的动力响应进行分析,细致分析了列车荷载移动过程中作用线正下方地基中土单元的应力路径和主应力轴的旋转现象。结果表明:地基土单元动力响应具有明显循环特征;主应力轴始终沿顺时针方向旋转,且连续旋转了180°。

列车移动荷载作用下曲线上桥梁的振动响应分析

以列车移动荷载作用下曲线上桥梁系统为研究对象 ,采用车—桥系统的空间振动分析模型 ,以一箱型简支梁为例 ,用计算机模拟列车过桥的全过程 ,计算了列车荷载作用下曲线桥的动力响应、列车的脱轨系数、轮重减载率、列车运行平稳性指标 ,并与直线桥作了比较。

层状地基中隔振沟对移动列车荷载隔振研究-2.5维IBEM方法

建立层状地基-轨道-隔振沟耦合动力系统,采用2.5维间接边界元方法 (IBEM)研究了层状地基中隔振沟对移动列车荷载下地基振动的隔振问题。采用子结构方法,将系统分解为含隔振沟的层状地基和轨道子结构,采用2.5维IBEM方法求得含隔振沟层状地基在移动均布荷载作用下的层状地基柔度,然后通过地基表面轨道中心点的竖向位移与轨道竖向位移相等将轨道和层状地基耦合。通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并对不同地基、隔振沟参数下的模型进行了算例分析。研究表明:不同地基模型下隔振沟有不同的隔振效果,且隔振沟深度及其与轨道距离均对隔振效果有不同程度的影响。通过对瑞典X2000高速列车在实际软土地基上的隔振计算发现,隔振沟的隔振效果随着沟深的增加而增大,且相对低频区域而言,隔振沟对高频区域的隔振效果更好。

移动列车荷载作用下地铁换乘节点中板内力分析

设计地铁换乘站直接承受车辆荷载的楼板构件时,将地铁列车荷载按等效原则转化为静荷载作用在换乘节点上进行分析的方法已不能准确反映此种构件的受力情况.基于ANSYS子模型技术,采用双层数值分析模型,建立换乘车站结构梁-板-柱组合总体模型进行空间有限元分析,截取换乘节点中板局部区域,建立换乘节点中板-列车荷载子模型,采用ANSYS参数化设计语言APDL完成移动列车荷载加载,获取移动列车过站过程中换乘节点中板的最不利荷载的位置及大小.结果表明,换乘节点范围接口位置的支座弯矩较大,柱位置有明显的应力集中现象;子模型获取的中板剪力和轴力极值均大于总体模型,设计时应综合考虑总体模型和子模型,确定中板内力的极值;子模型获取的中板内力极值发生位置及时刻各不相同,说明移动地铁列车荷载对中板内力的影响较明显,不应忽略.

基于蠕变本构的列车荷载下地基长期沉降计算

推导了一种列车动荷载下基于蠕变本构方程的长期沉降计算方法。首先根据列车通过轨道时引起激振力,利用半无限空间Mindlin解求出轨道正下方任一点的列车移动荷载引起的动应力,其次采用波尔兹曼线性叠加原理和积分原理推导出动应力蠕变本构方程,然后将列车移动荷载引起的动应力代入动应力蠕变积分方程,推导出列车动荷载蠕变应力–应变积分方程,最后结合分层总和法计算出列车运行引起的长期沉降。并采用数值模拟和实测数据对本算法进行有效性验证,结果表明:推导的用于计算列车运行引起的长期沉降的半解析法计算结果与实测数据比较吻合,此半解析法忽略了间接作用轮对的影响,其计算结果相比于数值模拟结果偏小,但间接作用轮对长期沉降的影响很小,在工程上可以忽略不计。

三向地震荷载作用下地铁车站结构的动力响应特性

为确保地震发生时地铁车站结构的安全性,建立土体-地铁车站-轨道相互作用的三维精细化计算模型,分别输入水平单向地震波和三向地震波,探究地铁车站重要组成结构的应力、位移及加速度响应特性,对比分析两种地震形式下车站主体结构响应的异同。研究结果表明:两种工况下,柱结构应力值最大,三向地震工况下柱结构应力峰值响应较水平单向地震工况时显著增大,下层柱底部所受应力峰值最大;三向地震工况下中线处较早达到最大相对水平位移峰值,中线处相对水平位移大于其他位置相对水平位移,三向地震工况下相对水平位移大于水平单向地震工况下相对水平位移,且变化更为复杂;三向地震工况下各板的水平加速度峰值响应较水平单向地震工况时显著增大,顶板加速度放大系数最大,故各层板中顶板受地震影响最为严重。

根据响应识别桥上列车荷载的模糊模式识别方法

为准确快速地获知通过桥梁的列车荷载大小,将模糊模式识别的方法引入桥梁列车荷载识别问题,将列车荷载识别过程转变为与列车荷载响应标准模式库的模式匹配过程。采用数值分析方法,分别基于桥梁位移、速度和加速度响应对鄱阳湖连续钢桁桥列车荷载进行识别,结果表明利用加速度响应获得的识别结果精度要明显好于采用位移和速度响应获得的识别精度,同时通过对在噪声干扰下列车荷载识别结果的分析,验证论文所述方法对桥上移动列车荷载进行识别的可行性和准确性。

同期实施地铁T型换乘节点移动荷载内力分析

地铁换乘车站设计中,以平面模型计算结构内力并不能准确反映出车站受力真实形态,且列车荷载在结构受力中的影响并不能忽略,需将列车移动荷载联合车站使用工况共同考虑。本文通过采用midas civil有限元软件针对呼市地铁同期实施的换乘站进行研究,分别分析左线、右线、双线同时进站工况,研究梁、板内力分布特点,联合使用工况对车站进行配筋设计。结果表明,单线进站时车站受力最为不利,弯矩最大值集中于换乘节点接口处,靠近柱端弯矩较大。联合使用工况配筋结果,换乘节点处梁、板截面可以优化,优化量为39%左右,节省了车站造价。

饱和地基上列车运行引起的地面振动隔振分析

利用推导出的频域内饱和土的以土骨架位移u和孔隙水压力p表示的u-p格式的2.5维有限元方程,分析列车低速和高速运行条件下不同隔振措施的隔振效果,包括空沟、填充沟(混凝土墙)和混凝土板(波阻板)。其中轨道被简化为饱和地基上的Euler梁,通过沿轨道方向的波数变换将三维空间问题降为平面应变问题,对求解的结果进行Fourier反变换,获得三维时域-空间域内的解。研究表明:弹性地基和饱和地基上设置空沟和填充沟隔振效果相差不大,而设置波阻板隔振效果存在较大差异。列车低速运行时,空沟基本无隔振效果,填充沟在一定范围内有隔振效果,波阻板隔振效果最好;列车高速运行时,空沟在较大沟宽和较深沟深条件下才能达到较好隔振效果,填充沟和波阻板只需较小尺寸就能达到理想的隔振效果。

列车引起的地基土应力状态变化的三维有限元分析

将列车移动荷载简化为多个移动轮轴荷载,基于列车-轨道-路基解析模型推求的列车运行时不同时刻、不同位置时作用于路基的振动荷载时程,采用多点输入方式实现列车荷载的移动施加方式,建立路(地)基-场地体系三维有限元动力分析模型,基于Abaqus软件的并行计算集群平台,对轨道交通振动荷载下路(地)基-场地体系的动力反应进行数值模拟,研究了列车荷载作用线正下方地基中的动应力特征及土单元应力状态变化,分析了列车轮轴荷载移动过程中不同深度处土单元的应力路径和主应力轴的旋转。

昌赣客运专线CFG桩复合地基沉降控制

以昌赣(南昌—赣州)客运专线试验段CFG桩复合地基为例,建立了三维动力响应分析模型,分析列车运行速度、桩长等多个影响复合地基沉降的因素,得出各因素对其沉降的影响程度和规律,确定控制沉降的关键因素.研究结果表明:在列车移动荷载作用下,路基沉降主要集中在路基表层,且路基各结构层沉降沿深度方向和线路横向有明显的衰减;增大桩身长度、垫层厚度或桩身弹性模量,均可减小复合地基各结构层的沉降.

基于快速拉格朗日的板式无砟轨道路基动力响应研究

将列车荷载简化为一激振力并作为等效轮轴荷载,运用FLAC3D内置的FISH语言编程实现列车荷载的定时、定点施加,从而模拟列车在轨道结构上的移动加载过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象,建立三维动力分析模型,基于FLAC3D计算平台,利用编制的动力加载程序对轨道路基结构进行了动力响应计算,分析了列车移动荷载作用下路基各结构层的动位移、动应力响应特性以及动响应在路基深度范围内的衰减特性,并以基床表层为研究对象,着重考察了其刚度变化对路基动力响应的具体影响。

黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的车致长期沉降

为了探明列车荷载对黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的长期影响,以无锡某地铁区段为研究对象,建立了轨道-隧道-地层系统的耦合2.5维数值模型,分析了运行列车诱发地铁隧道下覆黏土及粉土复合地层的动应力响应规律,进而结合循环荷载作用下黏土及粉土的不排水累积变形特征及孔压累积特征,采用分层总和法研究了列车振动荷载长期作用诱发该复合地层及其中地铁隧道的长期沉降量值及发展规律.研究结果表明:1)隧道下覆地基土的动偏应力沿深度方向呈先增大后减小的变化趋势,其最大值出现在隧道下覆约1.3 m深度处,可达2.80 kPa;2)地铁列车运行导致复合地层中隧道结构的沉降主要发生在地铁列车前20万次运行期内,且隧道结构的沉降在此期间发展得较为迅速;3)复合地层中隧道结构稳定后的车致沉降量值可达13.44 mm,其中由土体不排水累积塑性应变引起的沉降为11.40 mm,占比85%,由累积孔压消散引起的固结沉降为2.04 mm,占比15%;4)隧道下覆黏土与粉土复合地层长期变形主要发生在隧道下方15 m范围内,该范围内的土体沉降对隧道结构长期沉降量值的贡献占比达90%.

浅谈左右线叠落地铁车站行车道中板结构设计

以北京地铁8号线南锣鼓巷站为例,根据规范中公式手算得出行车道中板结构内力及进行配筋和构造设计,结果合理,能满足安全和使用要求。