扣件系统横向刚度及抗倾翻试验研究:以WJ-8型扣件为例

为了对扣件系统横向刚度及抗倾翻性能进行研究,首先借鉴等间隔弹性点支承梁模型分析钢轨横向力学行为;然后,考虑钢轨自身截面特性,推导扣件系统横向刚度及抗倾翻系数计算公式;最后,设计并进行1组及3组WJ-8型扣件横向加载试验,验证分析及推导的合理性。试验结果表明:当钢轨整体扭转中心为轨底中心点时,钢轨自身扭转不可忽略,钢轨横向力及扭矩的传递过程都是非线性过程;1组及3组扣件试验得到的位移相对误差不超过6.8%,转角相对误差不超过9.5%;3组扣件试验允许加载范围更大,且更适用于非对称式扣件;WJ-8型扣件钢轨横移过程可按扣件横向反力的组成划分为钢轨滑移、线性变形和非线性变形3个阶段,钢轨倾翻过程可按钢轨轨底与轨下垫板接触形式划分为钢轨脱离和整体倾翻2个阶段。扣件横向刚度及抗倾翻系数可通过横向力-位移曲线、扭矩-转角曲线确定。

基于精细传递矩阵法的气囊隔振器横向刚度特性分析

构建并求解了预载条件下气囊隔振器的囊体力学模型,提出了一种气囊隔振器横向刚度特性的参数化计算方法。在考虑囊体预应力的条件下构建了囊体力学模型,引入位移中间向量并采用精细积分法推导了囊体状态向量间的传递矩阵,利用迭代法解析了囊体状态向量、内部压力以及结构参数之间的耦合变化关系,基于边界条件完成了囊体刚度的参数化求解,结合理想气体刚度模型完成了气囊隔振器横向刚度特性的计算分析。对比试验结果,验证了横向刚度特性计算方法的正确性,探究了主要设计参数对刚度特性的影响规律。

铰缝损伤及铺装层对空心板桥横向刚度的影响

铰缝损伤是空心板桥梁较易出现的病害。为研究铺装层在铰缝损伤后对空心板桥梁横向刚度的影响,根据铰接板法理论,采用梁格法和Midas civil软件建立其有限元模型,对铰缝损伤后空心板桥梁的横向受力性能进行计算分析。研究结果表明:铺装层在空心板桥梁铰缝损伤后可起荷载横向传递的作用,提高了桥梁的横向受力性能,并且在多铰缝出现损伤时,提升效果更为明显;同时当铺装层厚度为10~20 cm时,铺装层厚度越大,桥梁的横向刚度越大,但对结构横向刚度的提升效果并不明显。

现代有轨电车小半径曲线桥桥墩横向刚度研究

现代有轨电车小半径曲线桥梁桥墩横向刚度对线路的平顺性有重要影响。基于有限元法,建立曲线桥梁-无缝线路空间耦合作用计算模型,以某35 m+40 m+40 m+35 m曲线钢-混组合桥为例,分析了多种因素对轨向不平顺的影响。结果表明:曲线桥上无缝线路会因纵、横向梁轨耦合作用引起中长波的轨向不平顺;轨向不平顺幅值与桥墩纵向刚度、轨温变化幅度、扣件纵向阻力极限荷载正相关,与桥墩横向刚度、曲线半径、扣件纵向阻力弹塑性临界位移负相关,其中曲线半径影响最为显著;曲线半径从150 m增加至600 m,中点弦测法、矢距差法所确定的轨向不平顺幅值降幅均超过60%;确定了有轨电车常用跨度连续梁桥在不同曲线半径条件下对应的桥墩横向刚度限值,其中钢-混组合桥对应桥墩横向刚度限值是同等条件钢筋混凝土桥的1.2倍~2.0倍。建议曲线桥上无缝线路设计中优化锁定轨温,或采用小阻力扣件,可有效降低因梁轨相互作用引起的轨向不平顺幅值和桥墩横向刚度限值。

变中径螺旋弹簧稳态横向刚度的解析计算及仿真

为获得考虑变中径弹簧端部约束的稳态横向刚度的可靠解析计算方法,根据变中径弹簧的力学模型,运用莫尔积分,得到了弹簧端部约束弯矩的解析计算式。基于变中径弹簧的约束弯矩,推导了其稳态横向柔度、刚度解析计算公式。通过实例对变中径弹簧的稳态横向刚度进行解析计算和仿真验证,解析计算结果与仿真结果均吻合,柔度、刚度相对偏差均在0.21%以内,结果表明所建立的解析计算方法正确。最后,基于变中径弹簧稳态横向刚度建立了弹簧受横向载荷任意位置的横向挠度解析计算式,与仿真值偏差在0.21%以内,表明弹簧的相对横向挠度解析计算式正确。

基于计算高度修正方法的圆柱螺旋弹簧横向刚度研究

通常螺旋弹簧横向刚度计算的理论值与试验值偏差较大,通过理论推导分析标准BS EN13906-1推荐的计算公式发现:螺旋弹簧计算时的高度对其横向刚度影响较大,同时不同长细比的弹簧依据规范公式计算的偏差大小不一;螺旋弹簧在不同垂向压缩比下,其横向刚度并非是一个常量,呈现一定的相关性。通过引入计算高度及其修正条件,并采用有限元方法和试验验证,表明采用修正方法计算的弹簧横向刚度值与试验值最为接近,最大偏差不超过15%,可以满足工程应用的需要。

无轴向荷载条件下钢丝绳横向刚度的测定及研究

钢丝绳在运行过程中,钢丝绳之间尤其是多层缠绕钢丝绳之间会相互挤压产生横向荷载,施加到钢丝绳上,横向荷载导致钢丝绳沿径向发生变形,如果变形过大直接导致钢丝绳结构发生变化,降低钢丝绳使用寿命。横向刚度是钢丝绳抵抗横向荷载变形的能力,反映其捻制质量,是钢丝绳的关键指标。国内还没有一个专门的方法标准规定钢丝绳横向刚度如何检测。对ISO 16839:2013《钢丝绳-无轴向荷载条件下钢丝绳横向刚度的测定》进行了解读,指出该标准在实施过程中的注意事项,准确测定钢丝绳横向刚度,以此提升钢丝绳使用寿命。

混凝土简支箱梁桥墩横向刚度分析

随着我国城市交通基础设施建设规模的不断扩大和建设速度的持续提升,混凝土简支曲线箱梁在城市公路网中得到了大规模应用。混凝土简支箱梁作为衔接城市公路交通的重要结构,不仅可以提升立交枢纽的美观性,还能有效改善局部交通堵塞情况。然而,混凝土简支箱梁桥的长时间使用会使其桥墩横向刚度受到不同程度的损伤,造成桥梁过大的横向位移,引发桥梁倾覆等安全事故。文章依托广东省某公路混凝土简支曲线箱梁桥,采取Midas/Civil有限元软件分别分析模型的上下部结构,研究桥墩横向刚度对梁桥位移影响,包括桥墩支反力和墩顶位移,以便为相关工程建设提供理论参考。

通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率计算方法及其影响因素

基于盾构隧道横向刚度有效率的定义,推导根据管片纵缝接头刚度解析通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率的计算公式,并以实例验证该计算公式的可行性。通过反演分析结果,阐明隧道所处地层的土体力学性能和隧道埋深对盾构隧道横向刚度有效率的影响机制。利用该计算公式分析多个单因素对横向刚度有效率的影响。结果表明:管片环的直径越大,盾构隧道的横向刚度有效率越大;管片截面的抗弯刚度越大、管片纵缝接头刚度越小、管片环分块数量越多,盾构隧道横向刚度有效率越小;盾构隧道横向刚度有效率不仅表征了管片纵缝接头对隧道横向刚度削弱的程度,也反映了管片纵缝接头转动变形而导致的管片环横向变形所占管片环横向总变形的比例,此比例越大,盾构隧道横向刚度有效率越小;反之亦然。

螺旋圆弹簧的横向刚度分析

分析比较几种国内外常用的螺旋圆弹簧横向刚度计算方法发现,由于各种方法使用的螺旋圆弹簧计算高度算法不同,导致螺旋圆弹簧横向刚度计算结果有比较大的差异。为此定义螺旋圆弹簧自由高与簧条直径之差为螺旋圆弹簧有效自由高度,用以统一各方法中的螺旋圆弹簧计算高度算式。计算结果表明,当螺旋圆弹簧的有效自由高度与垂向挠度之差等于螺旋圆弹簧计算高度时,用各种方法计算出的螺旋圆弹簧横向刚度与试验结果最为接近。

大断面盾构隧道结构横向刚度有效率的原型试验研究

通过对盾构隧道横向刚度有效率的影响因素进行分析,提出了针对大断面水下盾构隧道横向刚度有效率的原型试验求解方法,进而对南京长江隧道及广州珠江狮子洋隧道管片衬砌结构开展原型试验,得出两座隧道管片结构η和ξ随荷载条件变化的规律。结果表明,在同等荷载条件下,断面越大,η越小,对应ξ越大,错缝结构的η大于通缝结构。正弯区与负弯区的ξ不同,对于不同的管片结构型式,ξ与η的对应关系不同。同时,针对两座隧道不同结构形式给出了η,ξ的关系曲线,并提出了10 m级和15 m级水下盾构隧道通缝与错缝条件下η与ξ的建议值。

铁路桥墩横向刚度设计标准的研究

对国内外铁路桥梁设计规范对桥墩横向变位的限值进行比较分析,指出直接套用国外的限值不符合我国的铁路桥梁及车辆现状;然后,根据设计规范计算了墩顶弹性水平位移并转换为相应的梁端折角,分析实际桥墩的横向刚度,最后提出了与“检规”相匹配的桥墩横向刚度设计标准建议值。

既有线钢桁梁桥横向刚度加固技术

对提速线路上5座不同跨度横向振幅严重超限的单线钢桁梁的车桥耦合振动进行分析,提出通过加强下弦杆和上、下平纵联斜杆的加固方案,并据此实施加固。桁梁加固前后理论计算和动力测试结果的分析与比较表明,加固后的桁梁自振频率得到明显提高,跨中横向振幅大幅降低,各项动力特性指标均已满足《铁路桥梁检定规范》所规定的允许值,列车的脱轨系数Q/P和轮重减载率ΔP/P也小于《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB5599—85)所规定的限值,加固后各孔桁梁的横向刚度和动力特性已满足货车80 km.h-1、客车160 km.h-1的安全运行要求,且加固费用大幅度降低。

高速铁路桥墩横向刚度的初步研究

应用车桥耦合振动理论,对高速铁路桥墩的横向刚度进行了初步研究。通过计算和比较不同横向刚度的桥墩时车辆和桥梁的振动响应,指出为了确保高速列车运行的安全和平稳。

基于空气弹簧非线性横向刚度的高速客车动力学仿真

运用非线性有限元分析技术,研究了由多层正交异性复合材料组成的高速客车空气弹簧的非线性横向刚度特性,分析考虑了大变形的几何非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧横向刚度非线性特性较为精确的描述。基于这一横向刚度,对安装空气弹簧的高速客车转向架进行了非线性暂态曲线通过的动力学仿真,获得了较为精确的结果。

轨道结构横向刚度改变对轮轨动力性能影响

根据城市轨道交通轮轨相互作用特点 ,以小半径曲线为研究对象 ,建立了冲击荷载作用下轨道结构横向振动简化模型。在一系列假定的基础上 ,利用MATLAB的Simulink语言编制轮轨动力作用程序 ,通过改变钢轨扣件横向刚度 ,观察其对轮轨系统横向振动特性及钢轨磨损的影响。结果表明 :对曲线地段轨道结构横向刚度进行合理取值 ,能有效地降低轮轨相互作用以及延缓钢轨磨损。

影响铁路桥梁行车安全的因素——桥墩横向刚度问题的研究

随着我国既有线路的大规模提速 ,桥梁墩台横向刚度的合理限值问题日益突出 ,严重影响了行车安全 ,也给新建铁路桥梁设计提出了难题。笔者从问题的产生、车辆计算模型、桥梁计算模型、激励源等几个方面回顾了桥墩横向刚度问题的研究现状 ,指出了存在的问题 ,最后给出了目前的研究进展。

桥梁横向刚度对列车走行安全性的影响

结合发生过脱轨事故的桥梁,定性分析了桥梁横向刚度对列车脱轨的影响。进一步运用列车脱轨能量随机分析理论,对比分析了老滦河桥上、下行线上的列车走行安全性,分析了增大钢板梁主梁中心距对提高桥梁抗脱轨能力的影响。分析结果表明,桥梁横向刚度不足是引起桥上列车脱轨的主要原因。最后提出,预防桥上列车脱轨的根本途径是使桥梁具备满足行车安全需要的桥梁横向刚度,即加固可能发生脱轨事故的既有线桥梁,或对拟建桥梁制定预防列车脱轨的桥梁横向刚度标准。

高速客车空气弹簧非线性横向刚度特性研究

运用非线性有限元分析技术研究了由多层正交异性复合材料组成的高速客车空气弹簧的非线性横向刚度特性，分析了大变形的几何非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性问题，给出了空气弹簧横向刚度非线性特性较为精确的描述，计算结果与试验比较表明，两者吻合良好。最后。

钢桁梁桥横向刚度控制指标的探讨

文中根据列车—桥梁时变系统的横向振动分析结果、桥上列车抗脱轨安全度及Ｓｐｅｒｌｉｎｇ指标和Ｄｉｅｋｍａｎｎ指标的要求，得出了桁梁桥横向刚度控制指标——桥梁容许极限宽跨比［Ｂ／Ｌ］随跨度Ｌ的变化曲线与规范规定的［Ｂ／Ｌ］基本接近。