摘要：为研究地铁交叠式换乘站在复杂动荷载工况下的结构振动特性,基于轮轨耦合动力学原理建立车辆-轨道耦合模型及轨道-车站有限元模型,结合地铁车站现场测试,分析不同线路交叠与单线运行、列车进站制动、出站启动及不同载重等工况下对地铁交叠式换乘站结构的振动特性影响。研究结果表明:地下一层A号线运行引起的车站振动响应大于地下二层B号线运行引起的车站振动响应;地铁列车出站工况下的楼板振动加速度大于进站工况;无论哪种工况,其振动响应主要集中在25~50 Hz和90~140 Hz频段上,A号线进出站引起的同层楼板振级超过振动限值,而B号线引起的同层站台振级满足振动限值;B号线列车单线在不同时段的载重越大,车站结构振动响应及增幅越大;地铁交叠式车站设计时,需考虑地下一层及列车出站启动工况的减振措施。

摘要：针对城市轨道交通小半径曲线地段列车荷载引起的挠曲问题,基于梁轨相互作用原理建立曲线地段梁-轨计算模型,并考虑参数一致条件下的直线线型,分析单线列车荷载、双线列车对称荷载及双线列车非对称荷载作用对无缝线路挠曲受力与变形的影响。结果表明:直线线型与曲线线型挠曲受力及变形的分布规律基本一致,曲线地段钢轨横向位移与墩台垂直线路方向的受力远大于直线地段;在单线列车荷载作用下,曲线外侧线路的受力与变形往往大于曲线内侧,直线线型与曲线线型的计算结果相差较大,而双线列车对称荷载作用下相差较小,其原因为单线列车偏载引起桥梁扭转变形较大;双线列车偏载作用对曲线内外两侧线路力学性能影响较大,尤其当荷载作用于桥台时,桥台位置的受力变化较大。

摘要：为探究模型试验法在车-轨-桥耦合振动研究中的有效性,基于π定理准则和量纲分析方法,推导车-轨-桥耦合振动原型结构与模型结构之间的相似关系。以10︰1为几何相似比,计算原型与模型结构之间的相似常数,利用有限元方法校验原型与模型结构之间的相似关系。依照弹性力相似律,制作包含车辆-轨道-桥梁结构以及动力加载部分的缩尺模型试验系统,采用试验测试与数值仿真相结合的方法,校验了缩尺轨道箱梁结构的模态振型、模态频率以及模型车移动荷载作用下模型桥的加速度响应在时域与频域范围内的可靠性。研究结果表明:原型结构计算加速度响应值和模型结构计算加速度响应反演值曲线一致,校验了由π定理准则及量纲分析所推导的相似关系的准确性;试验测定轨道-箱梁结构模型振型与数值仿真计算所得振型基本一致,且模态频率误差较小,频率误差最大仅为5.97%。表明基于相似理论设计制作的轨道-箱梁结构缩尺模型能够较好地满足试验要求;试验测试与数值仿真计算的列车移动荷载作用下桥梁加速度响应在时域与频域内结果吻合良好,数值规律基本一致,模型桥动力性能误差在10%以内,表明缩尺模型试验系统能够较为精确地反应时域和频域范围内的车-轨-桥耦合振动特性。本文设计制作的车-轨-桥耦合振动缩尺模型试验系统可靠,可用于复杂工况下的车-轨-桥耦合振动分析。

摘要：为研究吸声材料布局对铁路声屏障降噪效果的影响,以3 m直立型声屏障为研究对象,通过有限元和声学边界元相结合的方法进行建模,分析6种非全吸声屏体布局声屏障的降噪效果,并与全吸声和全反射型声屏障进行对比分析。结果表明:吸声屏体在上部、中部、下部分别对高频(1 000 Hz左右)、中频(630~800 Hz)和低频(100~500 Hz)噪声的插入损失影响较大;在水平方向上,随着下部吸声屏体面积增加,声屏障总的插入损失逐渐增大,声屏障下部屏体2 m范围内吸声对插入损失的改善起主要作用;竖直方向上,受声点7.5 m以上时,声屏障中上部屏体1.5~2.25 m范围内吸声对插入损失的改善起主要作用;随着距离增加,非全吸声屏板布局与全吸声、全反射布局之间的降噪效果差值逐渐变小。当受声点高度为1.5 m,距离声屏障2 m时,非全布局与全吸声和全反射工况的降噪效果相差8.6 dB(A),距离20 m位置时相差2.6 dB(A),距离30 m位置时相差为1.1dB(A)。

摘要：为分析地铁列车运行引起的地面振动响应特性,运用ANSYS/LS-DYNA计算软件建立振动响应分析模型,并结合广州地铁实际情况,分析不同轨面埋深、土层类型、运行车速、列车车型、减振扣件及建筑物影响下的地面振动响应特性。研究结果表明:轨面埋深会对地面振动产生一定影响;隧道下卧土层对于地面振动的影响小于上覆土层的影响;降低列车车速可有效减小地面的振动响应;地铁A型车相较于B型车,其运行引发的地面振动响应更大;减振扣件对于地铁列车运行引起的地面振动减振效果明显;建筑物对于地面振动传播具有一定衰减效果。

摘要：为确定现代有轨电车无砟轨道的设计轮载和常用轮载的具体取值,根据轮轨相互作用原理,建立现代有轨电车-无砟轨道垂向耦合动力学计算模型。详细分析不同行车速度下车轮扁疤和美国6级线路不平顺谱对轮轨垂向力的影响,并比较上凸型和下凹型钢轨焊缝不平顺所引起的轮轨接触力变化规律的不同之处,同时也对轮轨垂向力数据进行统计分析,从而得到设计轮载和常用轮载的取值。研究结果表明:在车轮扁疤激励下,轮轨垂向力和动载系数随着行车速度的增加,呈现先增大后减小的趋势;下凹型钢轨焊缝不平顺对轮轨相互作用力的影响较大,而上凸型钢轨焊缝不平顺对轮重减载率的影响较显著;与钢轨焊缝不平顺相比,车轮扁疤对轮轨相互作用力的影响更大,因此在有轨电车车辆的日常养护维修过程中应及时对车轮扁疤进行维修;建议现代有轨电车无砟轨道的设计轮载和常用轮载分别取为静轮载的1.45倍和1.25倍。

摘要：为分析基础冲刷对车-轨-桥系统动力响应的影响规律,基于货物列车-轨道-桥梁系统(简称“FTTB系统”)空间振动计算模型,采用等效刚度模拟基础冲刷,建立基础冲刷条件下的FTTB系统空间振动计算模型;根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》中的m法,计算不同冲刷深度下的等效刚度并编制计算软件;将等效刚度输入模型,计算并分析不同车速下基础冲刷对FTTB系统动力响应影响。研究结果表明:冲刷对基础横向等效刚度的影响大于竖向刚度;车速≥70 km/h且冲刷外露至桩基时轮重减载幅度增大,建议适当减速;桩基外露2 m时对梁体跨中横向振幅及墩顶横向振幅影响显著,建议对桥墩基础进行加固。上述结论可为重载铁路桥墩基础的养护维修提供参考。

摘要：为研究复杂温度荷载对高速铁路大跨度连续梁桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道无缝线路力学特性和轨道几何形位的影响,基于梁轨相互作用理论和有限元法建立耦合模型,分别分析了桥梁均匀温度荷载和温度梯度荷载作用下的无缝线路力学特性,研究了两种荷载对轨道几何形位的影响。结果表明:桥梁温度梯度荷载作用下无缝线路的力学特性与桥梁均匀温度荷载作用下的计算结果相差较大;极端温度荷载条件下连续梁桥梁端第1组扣件受力可能超过小阻力扣件初始扣压力12 kN,故建议梁端第1组扣件设置常阻力扣件;与桥梁竖向温度梯度荷载相比,当桥梁考虑横向温度梯度时,水平偏差和高低偏差有一定程度的减小,而轨向偏差大幅度增加;两种温度荷载均对高低偏差的影响较大,因此,在设计施工期应特别注意温度荷载对高低不平顺的影响。

摘要：针对地铁小半径曲线地段的钢轨波磨问题,建立地铁车辆-曲线轨道空间耦合动力学模型,分析曲线半径、行车速度、轮轨摩擦系数等参数对轮轨动力特性及钢轨波磨的影响。为控制钢轨波磨发展,对地铁线路的设计、运营和维护提出了建议。结果表明:曲线半径从800 m减小至300 m时,磨耗功率均方根增大2.7倍,标准差增大85%,过小的曲线半径是钢轨波磨频发的主要原因;小半径曲线地段列车实际运营速度可以略大于设计速度,取60 km/h,使曲线处于适当的欠超高状态,能够控制轮轨磨耗和钢轨波磨发展;轮轨摩擦系数过大会加剧轮轨磨耗,易发生钢轨波磨,然而轮轨摩擦系数过小也会加剧轮轨磨耗,因此建议轮轨间保持适当的润滑状态,轮轨摩擦系数在0.3左右为宜。

摘要：为研究地震作用下桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的动力响应,以11×32 m简支梁桥为例,基于有限元法和梁-轨-板相互作用原理,建立了桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路精细化空间耦合模型,分析了不同地震波及地震动强度对系统受力变形的影响.研究结果表明:与El-Centro波相比,天津宁河波对系统动力响应有显著的增强效应,钢轨应力曲线均关于跨中呈反对称分布,最大拉压应力为206.5 MPa;各层间构件受力变形曲线均关于桥梁纵向呈轴对称分布,钢轨位移线形平滑,在中跨桥右侧1/3处达到最大,为100.6 mm;轨道板、自密实混凝土层、底座板位移随桥跨数的增加呈阶梯增减变化,最大值出现于第6跨桥,轨板相对位移在最右侧梁缝处达到最大,各结构的纵向力较小;随着地震动强度的提高,系统受力变形显著增加;与设计地震相比,罕遇地震下轨板相对位移最大值增加了146.9%,可达85.5 mm,极易导致轨下胶垫窜出引发扣件失效;左侧桥台与相邻固定支座墩顶最大位移差值显著,为96.6 mm,增加了落梁风险;对于地震区桥上无缝线路,需加强对薄弱位置处轨板相对位移以及相邻墩/台顶位移的关注.