加载频率对高速铁路无砟轨道扣件弹性垫层刚度影响的试验研究

在我国高速铁路上运营车辆的车型和运行速度都不同,深入研究不同加载频率对弹性垫层刚度的影响具有重要意义。本文以WJ-7型和WJ-8型扣件弹性垫层作为研究对象,通过室内试验较为系统地研究了加载频率为0～40 Hz范围内对弹性垫层刚度的影响。研究结果表明:在相同温度不同加载频率条件下,加载频率0～4 Hz时弹性垫层刚度值增大较快;4～40 Hz之间刚度值基本不变。在相同加载频率、不同温度条件下,弹性垫层刚度均随温度升高而减小。依据高分子材料在不同频率作用下表现出的三种形态,分析了弹性垫层与加载频率之间的关系。

土工格栅设置对垫层刚度影响的实验研究

为探讨土工格栅对碎石垫层刚度的影响规律,设计了9种不同工况的垫层,分别进行了模型静载试验,分析了垫层厚度、有无土工格栅、土工格栅层数及铺设位置等因素对碎石垫层及加筋碎石垫层变形的影响。结果表明:垫层厚度的减小能有效地降低地基沉降;在一定荷载范围内,有土工格栅碎石垫层的承载性能要优于无土工格栅碎石垫层;在相同荷载作用下,当垫层厚度相同时,土工格栅层数和铺设位置不同,其碎石垫层的刚度也不同,且存在一个最佳的铺设层数及铺设位置,土工格栅的最佳层数及铺设位置有待进一步研究。

天然地基变刚度垫层的概念与方法

天然地基基础的内力取决于地基反力的大小与分布。在基底下设置变刚度垫层,人为合理地调整地基土刚度,使其在基底平面内变化,对改善地基和基础的工作状态有着重要的意义。模型实验和数值分析均表明,变刚度垫层不仅能显著减小基础的不均匀沉降,而且也能降低基础的内力,减小板厚。另外,分析结果还表明,变刚度垫层的宽度存在一个最优解。

桩承式变刚度加筋垫层复合地基数值模拟

提出采用高强土工格栅和土工格室对天然砂石与建筑固体废弃物再生混凝土骨料的混合料进行加筋,通过添加适量水泥、石灰或粉煤灰等黏结材料,构造变刚度加筋垫层,替代桩筏复合地基中的混凝土板,形成采用柔性筏板的桩筏复合地基。通过建立有限元数值模型进行了对比分析,研究结果表明:土工格室加筋垫层可以通过提兜效应和柔性筏板效应,充分调动桩墙的承载能力,有效减小桩间土荷载,提高桩土应力比;增大垫层弹性模量对土工格室加筋垫层工况工作性状的改善更为显著;实际工程中加筋垫层厚度不宜过大。

浅基础下设变刚度垫层地基应力场模型试验

通过室内模型试验，研究浅基础下设变刚度垫层地基土中应力分布、变形性状规律。变刚度垫层的设置，使得基底反力向基底中部集中，并提高了地基极限承载能力。

浅基础下设变刚度垫层地基应力场非线性有限元分析

通过编制非线性有限元分析程序 ,研究浅基础下设变刚度垫层地基土中应力分布、变形性状 ,变刚度垫层的设置 ,使得基底反力向基底中部集中 。

弹性岔枕力学特性及刚度设置方案研究

为研究道岔区采用弹性轨枕对轨道结构力学性能的影响,通过建立车辆-道岔耦合动力学模型,分析了长岔枕与普通混凝土轨枕力学性能的差异,并在此基础上揭示了弹性岔枕垫层刚度对道床力学特性及列车过岔动力性能的影响,确定合理的垫层刚度设置方案。结果表明:在直向过岔条件下,长岔枕辙叉对应位置的道床应力最大值达到3.54 MPa,是普通轨枕的2.01倍;基本轨下垫层刚度为0.27 N/mm^(3)、辙叉下垫层刚度为0.18 N/mm^(3)时,左右轮下道床应力差最小,建议按该方案进行弹性岔枕设计;采用弹性岔枕后,辙叉区投影面积下方道床顶面的应力降低23.1%,左右轮下道床顶面动位移差减小30.8%,可有效改善列车的过岔动力性能,减少道岔区道床应力,延缓道床的劣化。

粉喷桩复合地基大刚度垫层特性研究

复合地基承载力和刚度与垫层厚度和材质等密切相关,常规垫层的合理厚度和材质基本是靠经验选值,缺少理论依据。为此本文提出用大刚度块石垫层提高道路软土复合地基刚度的新方法,推导出新的垫层最小厚度理论公式。通过有限差分软件分析和现场试验结果对比,探讨道路粉喷桩复合地基大刚度垫层受力变形特点。数值分析结果表明:对于道路复合地基上大刚度垫层,垫层刚度提高明显降低路基表面弯沉值,以及存在合适的垫层刚度和厚度能让粉喷桩复合地基的力学性能效果达到最佳。现已成功地将大刚度块石垫层方法应用于常德安乡大道低液限粉土粉喷桩复合地基垫层处理,道路运行多年状况良好。

变刚度垫层上单独基础工作机理试验与设计方法研究

变刚度垫层上单独基础是一种新型的基础上，本文对这种基础的基底压力规律和沉降法进行了模型试验研究，证明了变刚度垫层能使单独基础的基底压力集中，找出了基底集中随载荷数值，垫层尺寸，垫层刚度的变化规律，探讨了局部刚度垫层对地基变形的影响，结合我国规范给出变刚度垫层上单独基础设计方法。

30t轴重重载铁路轨道刚度研究

重载铁路轨道的刚度由钢轨、支点间距和轨下支承刚度共同决定,合理的轨道刚度对延长轨道结构的使用寿命、减少现场养护维修工作量、提高线路的经济效益有着重要的实际意义。本文结合大秦线重载铁路扣件弹性垫层的使用情况,探讨了在30 t列车轴重作用下,不同钢轨类型及不同道床支承状态所对应的弹性垫层刚度范围。分析认为：30 t轴重重载铁路轨道宜使用68 kg/m钢轨或75 kg/m钢轨;对于新建重载有砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为120～160 kN/mm;对于既有有砟轨道重载改造线路弹性垫层刚度选取范围为100～140 kN/mm;对于刚性道床重载无砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为40～60 kN/mm。

CRTSⅢ型板式无砟轨道振动能量分布及传递特性

为了更好地优化CRTSⅢ型板式无砟轨道结构,建立三维有限元模型,通过谐响应分析研究了CRTSⅢ型板式无砟轨道在0~1200 Hz内的稳态响应,计算得到了钢轨和轨道板振动能量在空间和频域上的分布及传递特性,并讨论了扣件弹性垫层刚度对轨道结构能量分布的影响。结果表明:加载频率为0~1200 Hz时,轨道结构的振动能量在其各阶模态固有频率处达到峰值,其中,钢轨振动能量存在两个峰值,分别对应钢轨一阶挠曲变形和pin⁃pin振动;轨道板振动能量存在多个共振峰且主要集中在200 Hz以内,分别对应轨道板前几阶纵向弯曲振动。钢轨和轨道板振动能量大小与弹性垫层刚度紧密相关,尤其当加载频率位于钢轨一阶挠曲频率附近时,钢轨振动能量尤其是势能随弹性垫层刚度增大而明显降低,轨道板振动能量随弹性垫层刚度增大而显著升高。

无固定连接式压缩机基础动力计算方法研究

根据无固定连接式压缩机基础的特点,在大块式基础质量-弹簧-阻尼模型的基础上,考虑压缩机底撬下部及周边垫层的作用,建立了无固定连接式压缩机基础的动力计算模型;通过分析压缩机底撬与垫层相互作用的特点,提出了垫层刚度的计算方法;结合动力计算理论,得到了无固定连接式压缩机基础的动力计算方法。现场测试采集了底撬和基础在压缩机运行中的位移以及基槽侧壁与基础底部在压缩机运行前后的压力变化值,利用无固定连接式压缩机基础动力计算方法对现场试验的各测点进行了动力计算。最后将计算结果与现场试验数据进行对比,结果表明,计算结果偏大,对设计偏安全,两者误差也在合理范围内,验证了计算方法的合理性。