基于深度学习的高速铁路简支梁桥震致损伤预测

基于卷积神经网络,提出了一种快速预测高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤的方法。为得到更多地震动信息,通过连续小波变换,将一维地震动数据输入变换成三维图像输入。通过对比损伤样本库中的结果,验证了提出方法的可靠性,分析了卷积神经网络的不同超参数对预测结果和训练时长的影响,得到了贝叶斯优化后的卷积神经网络超参数组合,对比了不同抗震分析方法得到高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤所需时间。利用优化后的卷积神经网络预测了高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同关键构件的震致损伤。研究表明:初始学习率是影响网络预测准确度的最主要因素,学习率下降系数、最小批次及训练轮数会对网络预测结果造成一定影响。而训练卷积神经网络所需时长主要由训练轮数及最小批次决定。提出的方法对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同构件的震致损伤均具有较高预测准确度,网络结构具有较高的适用性,优化后的卷积神经网络训练耗时更短且对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤预测更准确。研究成果可为震后高速铁路系统震致损伤的快速修复提供参考。

低屈服点钢阻尼器在高速铁路简支梁桥中的应用研究

高速铁路简支梁桥应用低屈服点钢阻尼器,可以大幅度提高结构的抗震性能。选择三种墩高的典型高速铁路简支梁桥为研究对象,进行了罕遇地震下设置减震榫时的非线性时程反应分析及不设置减震榫时的线性时程反应分析。研究结果表明,减震榫有优异的减震性能,应用该装置可以大幅提高桥梁的抗震性能,解决了我国高速铁路桥梁刚度大,配筋率低,难以出现塑性铰的技术难题。

高速铁路简支梁桥纵向力计算分析

利用桥梁—道碴—轨道的统一模型，对桥梁温度伸缩、桥梁挠曲作用以及制动力作用下的桥轨受力关系进行了分析。

高速铁路简支梁基于桥面加速度的基频限值

考虑轻型桥梁结构和轨道结构的发展方向,有必要研究基于桥面加速度的基频限值。采用移动荷载列模型,针对32、40 m跨度高速铁路简支梁在不同质量、不同设计速度下进行车桥动力理论分析,基于桥面加速度评判指标给出了基频限值。研究结果表明:随着梁体自振频率增加,列车作用引起的桥面加速度逐渐减小。相同计算条件下,线质量越大计算得到的桥面加速度越小。对于线质量不大于20 t/m的无砟32 m跨度简支梁、线质量不大于25 t/m的有砟32 m跨度简支梁和线质量不大于5 t/m的无砟40 m跨度简支梁,提出的基于桥面加速度基频限值大于既有规范限值。线质量越小的简支梁,基频限值越大。研究成果可为高速铁路简支梁设计提供参考。

高速铁路轨道-简支梁桥系统桥上行车性能试验研究

基于多跨高速铁路CRTSII型无砟轨道简支梁桥系统开展桥上行车动力性能室内缩尺试验,并对不同列车行驶速度下钢轨、轨道板、底座板和主梁的竖向动力响应规律进行分析。研究结果表明:层间阻尼效应使不同构件层的竖向位移时程曲线的峰值及其形状有显著差异,主梁、底座板、轨道板和钢轨的竖向位移响应峰值依次增大;随行车速度增加,各构件的竖向位移时程曲线震荡波动明显增大;轮对与轨道-桥梁系统接触位置的局部效应非常显著,轮对局部作用对钢轨、轨道板、底座板和主梁的动力变形的影响依次减弱;轨道板和钢轨动力系数比较接近且明显大于主梁和底座板的动力系数,调整CA砂浆层阻尼参数能有效控制移动列车作用下桥梁-轨道系统动力特性。

桥墩横向变位和基础刚度变化对高速铁路行车安全性的影响

以高速铁路32 m多跨简支箱梁为研究对象,采用车桥耦合动力求解方法分析了桥墩横向变位和基础刚度变化对行车安全性的影响。结果表明,墩顶横向变位的安全限值为40 mm,桥墩单独发生变位对行车安全性的影响小于多墩横向变位。跨中横向振幅和墩顶横向振幅随车速的变化具有一定随机性,采用限制车速的方法可有效提高列车运行安全性。桥梁运营安全性指标相较于列车运行安全性指标更加敏感,高速铁路桥梁刚度储备较大,桥墩、梁体、支座等其他构件会减小局部损伤对行车安全性的影响,在日常检查中需重点关注基础局部较大病害。

基于动力响应的高铁桥梁设计参数敏感性分析

研究目的:为了揭示高速列车作用下高速铁路简支梁和列车动力响应的主要影响因素,量化各设计参数的敏感性。本文分别针对跨度32 m、40 m简支梁,考虑3个设计参数的3个试验水平,建立L_(9)(3^(4))正交试验表,每次试验均进行车桥耦合动力仿真分析,得到梁体跨中加速度、车体竖向加速度和轮重减载率等指标,并对试验结果展开极差分析和方差分析。研究结论:(1)对于32 m简支梁和40 m简支梁,残余徐变上拱引起的桥面线形变化对梁体跨中加速度、车体竖向加速度、轮重减载率影响均最显著,大部分敏感性置信度均大于99%;(2)简支梁的基频和挠跨比对梁体跨中加速度有一定的影响,对车体竖向加速度和轮重减载率影响较小;(3)基于正交试验的敏感性分析方法节省了大量的车桥耦合分析工作量,试验数据的极差和方差分析结果也可以直观和定量地表示出设计参数的敏感性;(4)本文研究成果可为高速铁路桥梁设计与动力性能研究提供借鉴与参考。

Analytical solution to mapping rail deformation under bridge transverse deformation using energy variational principle

The track geometry is a critical factor that affects the running safety and riding comfort of trains moving on a high-speed railway bridge.This study addresses the mapping relationship between the track deformation and lateral deformations of bridges.Equilibrium equations and natural boundary conditions of the track-bridge system are established based on the energy variational principle,and an analytical solution is derived for the track deformation accounting for lateral bridge deformations.A five-span simply-supported bridge with continuous welded rail has been selected as the case study.The mapping rail deformations are compared to the finite element results,and both results agree well with each other,validating the analytical method proposed in this paper.The influence factors on the mapping rail deformation are further evaluated.Results show that the mapping rail deformation is consistent with the girder displacement at the area that is away from the girder ends when the flexural stiffness ratio between the track and the bridge girder is low.The interlayer stiffness has a significant effect on the mapping rail deformation when the track flexural stiffness is of a high value.