摘要：大跨度斜拉桥在自然风场中易因自身柔度特性发生位移变形。为研究静风荷载作用下大跨斜拉桥上CRTS(China Railway Track System)双块式无砟轨道无缝线路桥梁及轨道结构在空间三向的力学性能分布规律,参照某一四线预应力混凝土斜拉桥工程实例,基于有限元法建立了大跨斜拉桥上无缝线路精细化空间耦合模型,分析了横桥向静风荷载作用下桥梁体系及桥上轨道结构的力学性能。分析结果表明:桥梁及桥上轨道结构三向(应)力最大值基本分布在斜拉桥跨中及边墩附近;各结构三向(应)力中,底座板、桥梁结构纵向应力峰值最大,约为横向应力峰值的8倍,约为竖向应力峰值的7倍、15倍,轨道板结构表现为横向应力峰值最大,且与其余两向应力峰值之间差距较小;各结构三向位移中,横向、竖向位移均在跨中及附近达到最大值,纵向位移在斜拉桥边墩附近达到最大值,其中,横向位移峰值是其余两向位移峰值的20余倍;桥梁两侧构件竖向、纵向位移方向相反,即桥梁表现为静风作用下的倾覆、弯曲倾向。研究成果可为风环境中大跨斜拉桥上线路设计、维护检修以及健康监测提供理论依据。

摘要：纵向抗弯刚度是盾构隧道的基本力学参数,其取值的合理性直接关系到盾构隧道纵向响应分析结果。针对盾构隧道纵向抗弯刚度取值未考虑环缝接头拉伸刚度与纵向残余顶推力的问题,提出了一种考虑纵向残余顶推力的盾构隧道纵向抗弯刚度解析算法。首先,通过理论分析将盾构隧道的纵向挠曲变形考虑为均质圆管的纵向挠曲变形与管片环环缝张开导致的纵向挠曲变形两部分,并由此得到了盾构隧道纵向抗弯刚度解析算法,其结果与管片材料的弹性模量、隧道外径、管片幅宽、环缝接头数量、环缝接头拉伸刚度和纵向残余顶推力等因素有关。然后,设计了可考虑环缝接头拉伸刚度与纵向残余顶推力的缩尺模型盾构隧道,并开展了纵向抗弯刚度模型试验,分别对模型隧道的纵向挠曲变形量与环缝张开变形量进行了测试。最后,通过试验数据对纵向抗弯刚度解析算法进行了验证。结果表明:模型盾构隧道实测纵向抗弯刚度与理论算法求解得到的纵向抗弯刚度基本一致;当不施加纵向残余顶推力时,随着加载的增加,盾构隧道纵向抗弯刚度总体变化不大,而当施加纵向残余顶推力时,对于相同纵向残余顶推力,盾构隧道纵向抗弯刚度随着加载的增加而减小,并逐渐趋于稳定;在盾构隧道纵向响应分析中,需要减小纵向残余顶推力引起的纵向挠曲变形,以作为盾构隧道的安全储备。

摘要：研究目的:针对列车交会运行时高架轨道箱梁结构的振动问题,基于车桥耦合动力学理论,建立多种列车交会工况下的车桥耦合联合仿真模型,从时域和频域的角度分析列车交会运行时箱梁结构振动传递规律,以期为高架轨道箱梁结构振动噪声控制提供理论依据。研究结论:(1)列车双线等速交会时,箱梁结构跨中截面的位移响应大于列车双线不等速交会时的位移响应,其中在箱梁顶板和底板位置,等速交会时的振动位移响应约为列车单向运行时的2倍,不等速交会时的振动位移响应约为列车单向运行时的1.66~1.72倍;(2)列车双线等速交会与单向运行时的箱梁局部振动频率基本相同,但等速交会时的加速度响应幅值约为单向运行时的2倍;(3)列车通过时,翼缘板处振动位移最大,腹板次之,底板最小;(4)本研究成果可为高架轨道箱梁结构减振设计提供理论依据。

摘要：研究目的:为研究市域快线减振垫浮置板轨道过渡段的合理设置,根据车辆-轨道耦合动力学原理,建立车辆-过渡段无砟轨道垂向耦合动力学计算模型,计算CRH6型动车以160 km/h的速度经过双块式无砟轨道-橡胶减振垫浮置板轨道过渡段时所引起的轮轨系统动力响应,并选取钢轨挠度变化率作为评价指标来衡量过渡段设置的合理性,详细分析不同减振垫刚度、过渡段级数和相邻过渡段刚度比对钢轨挠度变化率的影响。研究结论:(1)双块式无砟轨道和橡胶减振垫浮置板轨道连接处的刚度差对轮下钢轨位移和钢轨挠度变化率的影响十分显著,而对车体垂向加速度和轮轨力的影响相对较小;(2)当橡胶减振垫刚度小于或等于50 MPa/m时,钢轨挠度变化率超过0.30 mm/m的限值,需要在两种轨道连接处设置一定长度的刚度过渡段;(3)当标准减振段减振垫刚度为25 MPa/m时,建议设置三级刚度过渡段,每一级过渡段的长度为单块轨道板长,过渡段总长度为19.5 m,且相邻过渡段刚度比取值范围宜为1.4~1.6;(4)本研究结论可为市域快线橡胶减振垫浮置板轨道过渡段的设计提供一定的理论指导。

摘要：为研究大坡道桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路梁端轨道结构力学性能变化规律,基于有限元法和梁-板-轨相互作用机理,建立桥上无砟轨道无缝线路梁端过渡板结构空间精细化有限元模型,分析桥梁梁体温差、温度跨度以及梁体坡度等因素对增设过渡板后梁端轨道结构力学性能的影响。分析结果表明:梁端轨道结构受力随桥梁梁体温差、温度跨度和桥梁纵向坡度增大而增大,与之相反,轨道板稳定系数逐渐变小;位于坡道上的桥梁增设过渡板后,梁端轨道结构受力明显减小,轨道板稳定系数显著增加;当桥梁纵向坡度为20‰,桥梁温度跨度由88 m增加至210 m时,桥梁梁端处扣件最大拉力和最大压力分别增大2.4倍和2.5倍,钢轨弯曲应力近似线性增加,轨道板稳定系数呈小幅度减小趋势;当梁体温度跨度为101 m,桥梁纵向坡度由5‰增大至35‰时,桥梁梁端处扣件最大拉力和最大压力均增大了近3.2倍,钢轨弯曲应力线性增加,轨道板稳定系数变化幅度在梁体纵向坡度取10‰时发生突变,幅度明显变小,减小趋势变缓;在平坡地段,梁体温度跨度变化引起的梁端轨道结构力学性能变化很小。研究成果可为大坡道桥梁梁端轨道结构设计以及轨道结构安全服役和运营维护提供参考。

摘要：为研究温度梯度荷载对高速铁路大跨度连续梁桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道的影响,基于梁-板-轨相互作用原理建立无缝线路计算模型,分析了轨道板竖向温梯荷载和阴阳面横向温梯荷载作用下轨道结构的力学特性,并采用隔枕校核值研究了两种荷载对高低和轨向静态不平顺的影响。研究结果表明:轨道板竖向温梯荷载对钢轨垂向位移和中长波高低不平顺的影响相对较大;横向温梯荷载对钢轨横向位移影响极大,同无温差荷载相比,当温差为5℃和10℃时,横向位移极值分别增大了121.30%、242.59%;随着横向温梯荷载的增大,轨向偏差整体呈增大趋势,简支梁梁端向阳侧高低偏差逐渐减小,背阴侧高低偏差逐渐增大,而连续梁梁端变化规律相反;阴阳面横向温差荷载对轨向偏差影响较大,横向温差主要影响阴阳面高低偏差的分布,而温差荷载的大小直接影响轨向偏差幅值。研究成果可为高温差地区桥上无缝线路的设计提供参考。

摘要：为研究基于模型试验的轨道-箱梁耦合振动反演方法,从理论上探讨多层结构层间耦合相似关系,根据弹性力相似律和相似π定律,设计、制作几何相似比为101的轨道-箱梁耦合相似模型,分析轨道板密度和弹性模量、扣件刚度、CA砂浆层刚度等参数对系统相似性的影响。通过模态试验、有限元法验证模型设计的正确性及原型与模型间的相似关系。结果表明,通过模型试验方法,依据模型与原型间的相似关系反演现场不同工况条件下的振动水平;当某一结构层在荷载方向上的几何尺寸远大于其他结构层时,依据弹性力相似律,原型与模型间的耦合相似关系可由箱梁材料参数导出;轨道板密度及弹模变化,对结构前五阶模态影响误差最大为0.033%;在200~500 Hz范围内,扣件刚度、CA砂浆层刚度变化对箱梁振动加速度的最大影响分别为2.542%、4.326%。

摘要：研究目的:针对高速列车以时速310 km通过桥梁诱发的大地振动问题,利用MATLAB软件建立列车-轨道-桥梁耦合系统动力有限元模型并提取轮轨力,进而将轮轨力施加于三维轨道-桥梁-大地有限元模型中,获取大地振动响应;选择沪昆高铁江西段某高架轨道,现场测试列车高速通过桥梁时诱发的大地振动响应,将有限元仿真与现场测试对比分析。研究结论:(1)有限元分析与现场测试结果在25~80 Hz范围内吻合良好,加速度有效值的最大误差为0.006 m/s^(2),有限元模型满足精度要求;(2)高速列车通过桥梁诱发大地振动的激励源主要是呈周期运动的列车轴荷载,大地垂向振动能量主要集中在3.15~80 Hz频段范围,优势频率为20~63 Hz,随着中心频率增加,加速度振级呈增大趋势;(3)距离桥墩中心线大于20 m,高速列车通过桥梁引起的大地振动低于城市区域环境振动标准65 dB;(4)本研究成果可为高速列车通过桥梁诱发大地振动预测提供参考。

摘要：为研究有轨电车长枕埋入式无砟轨道复合地基结构的关键影响因数和最优参数组合,采用有限单元法建立了长枕埋入式无砟轨道复合地基三维精细化计算模型.通过响应面试验得到了无砟轨道复合地基结构力学性能的响应面函数,并采用遗传算法进行多目标优化得到最优参数组合.结果表明:采用响应面模型替代有限元模型进行优化分析,可以大大减少优化迭代所需要的计算时间,且能够保证足够的计算精度;建议在进行长枕埋入式无砟轨道复合地基设计时将钢轨垂向位移作为关键评价指标;各设计变量对长枕埋入式无砟轨道复合地基结构力学性能影响的主次顺序依次为轨道板厚度、桩径、支承层厚度、桩纵向间距;最佳设计方案为轨道板厚度0.32m,支承层厚度0.18 m,桩径0.55 m,桩纵向间距1.6 m.

摘要：在模型相似理论研究的基础上,推导原型箱梁与模型箱梁在弹性阶段的相似关系,并以32m简支箱梁桥为原型,设计制作1/10缩尺箱梁模型,并利用有限元计算和模态试验的方法,验证1/10缩尺箱梁模型设计制作的正确性。最后,通过模型试验的方法,研究箱梁振动在各板件之间和纵向上的传递特性,并探讨不同支座刚度对箱梁振动特性的影响。结果表明:振动在板间传递过程中,顶板传递至翼板时的衰减速度最慢,随后是腹板,而振动由顶板传递至底板中衰减最快;在45~200Hz的频段内,顶板振动在跨中至1/4截面的距离范围内衰减快,在1/4至支座截面的距离范围内衰减慢,且部分箱梁模态频率会使箱梁局部振动得到加强;在20~200Hz范围内,支座刚度变化对部分频率的箱梁振动有一定影响,但影响程度有限。