地基不均匀沉降下大型PCCP力学响应机理分析

不良的地基条件会大大加速预应力钢筒混凝土管(PCCP)的结构退化进程,缩短管道服役寿命。为研究地基不均匀沉降下大型PCCP的响应特征及破坏模式,笔者基于ABAQUS软件建立了三维非线性有限元分析模型,考虑了管土及管节接头间的相互作用。通过模拟不同的地基不均匀沉降量,研究了内外荷载联合作用下PCCP的力学响应机理,分析和总结了PCCP的转角响应特点、管芯的应变分布与发展规律以及承插口结构的破坏模式。研究表明,地基不均匀沉降对管道承插口结构受力特征影响显著,对管身影响很小;沿管线40 m范围内当地基沉降差达到35 cm时,管节间最大相对转角超过了设计规程限值(0.5°);相对转角过大导致承插口结构受到显著的弯曲或挤压作用,产生微裂缝区域,外界腐蚀性物质侵入管壁内部,加速了PCCP结构性能的退化。

路基振动压实动力学响应机理研究

为研究路基振动压实过程中振动轮动力学响应的产生机理,进而为连续压实监测技术中的谐波比类指标提供理论支撑,基于有限元方法,分别考虑了纯弹性和弹塑性2种土体本构模型,针对振动压实过程中的加速度信号进行了仿真分析,分别研究了几何非线性、接触非线性以及材料非线性对加速度信号畸变的影响,探讨了加速度信号频谱中谐波分量和次谐波分量的产生机理,并对其随弹性模量、黏聚力等土体参数的变化规律进行了分析。其中,弹性模型在发生跳振之前,可以分析几何非线性和由于接触面积变化引起的接触非线性的影响,在发生跳振之后,可以用来考虑由于脱空引起的接触非线性的影响,弹塑性模型可以反映材料非线性的影响。研究结果表明:几何非线性对加速度信号畸变的影响不大,材料非线性和接触面积变化引起的接触非线性是加速度信号谐波分量的产生原因,而跳振引起的接触非线性是次谐波分量的产生原因。此外,随着压实过程的进行,土体模量和屈服极限同时提高,接触面积变化引起的接触非线性增强,但材料非线性的影响减弱,由于压实的中后期土体弹性因素占据了主导地位,塑性变形量很小,同时由于局部脱空的影响,导致实际工程中,随着压实过程的进行,二次谐波分量呈增大趋势。最后,跳振不仅会引起次谐波分量,还会导致谐波分量量值的减小,同时跳振发生前后加速度波形并不是连续变化,而是发生了突变。

突变风载作用下高速列车运行安全性分析

大风条件下高速列车通过部分防风设施过渡段时,车体往往会在横向突变风载作用下产生明显的瞬态横向振动和侧滚振动。实车线路试验发现:这种瞬态振动会经由车辆悬挂向下传递,可能引起轮轨力的变化,从而影响到高速列车的运行安全性。针对这一现象,结合实车试验和仿真计算,分析了高速列车在运行过程中遭遇横向突变风载情况下的动力学响应机理,在此基础上研究了运行安全性指标随车速和突变风载大小的变化规律。