摘要：针对确定性分析方法进行水泥土搅拌桩(DMC)复合地基工后沉降控制存在一定风险的问题,基于Monte Carlo dropout神经网络(ANN_MCD)架构的随机变换,利用模型输出随机性表征土体参数的不确定性.结合有限元与代理模型,开展考虑土体参数不确定性的DMC复合地基工后沉降高效计算,获得不同桩长、桩径、桩间距、垫层厚度参数组合下的工后沉降概率分布.以路基正常使用极限状态下的目标可靠指标,确定工后沉降界限值,建立沉降与地基处理成本的非线性映射关系,结合成本效能指标进行结构设计优化.研究表明,ANN_MCD模型可以依据地基软黏土塑性指数I_(p),推演修正剑桥模型参数的不确定性,预测参数的95%置信区间与试验值吻合良好.利用土体与结构参数独立进行特征提取的双输入层ANN代理模型,可以有效地避免网络结构冗余,实现DMC复合地基工后沉降S的高效高精度预测.S与最低建造成本符合Logistic曲线形式,成本效能分界值C_(v)位于曲率最大点,设计优化方案应位于成本≤C_(v)的高效费比区.

摘要：为探究弹性分开式扣件系统板下组合刚度的科学设计方法,明确传统计算模型(简称传统模型)的设计误差并提高设计精度,提出了一种基于非线性弹性地基梁的板下组合刚度理论计算模型(简称理论模型).首先,将弹性垫板非线性弹性引入地基梁系统中,并将梁段划分为多个计算单元,从而建立反映铁垫板实际变形特征与板下支承特征的板下组合刚度理论模型,并采用中点刚度法求解锚固螺栓紧固扭矩与列车荷载施加过程中铁垫板的变形曲线与板下组合刚度;其次,采用力学试验机测试DZⅢ型扣件系统在真实服役状态下铁垫板的变形与组合刚度,验证本文理论模型的正确性;最后,分析传统模型与理论模型在不同安装状态(螺栓扭矩)、铁垫板设计参数(铁垫板厚度、锚固螺栓间距)下的板下组合刚度,明确传统模型设计误差在不同铁垫板设计参数下的变化规律.对比分析表明:由于未考虑铁垫板变形与板下垫板非线性弹性的影响,传统模型在安装扭矩范围(150~250 N·m)内的设计误差范围为37.75%~94.27%,已无法满足工程设计的误差要求;本文提出的理论模型最大误差仅为2.91%,符合工程设计要求;铁垫板厚度较低或螺栓间距较宽时,铁垫板实际变形状态与传统模型中的计算假设差异将被放大,传统模型的设计误差也将进一步变大.

摘要：为确定悬臂式挡土墙立臂的地震主动土压力,针对墙后填土的5种可能失稳破坏模式,基于对数螺旋式滑裂面形态,采用极限分析上限定理与拟静力法推导了作用于假想坦墙背上的地震土压力合力;在此基础上,对坦墙背后滑楔体、立臂与坦墙背之间的土体分别采用斜条分与水平条分法,并通过土压力合力的上限解对坦墙背上的土压应力进行修正,进而求得立臂上的土压力分布。实例分析表明,立臂静土压力沿深度分布呈顶点位于下部的抛物线模式;地震土压力分布一般呈非线性递减模式,计算值与试验值有良好的一致性;两种工况下合力作用点分别位于立臂下半段与上半段。参数分析显示,水平地震影响系数、踵板宽度和立臂倾角的增加均使立臂中上部地震主动土压力显著增大;地震条件下增长踵板宽度会导致立臂受力增加。在强震条件下,本法得到的立臂土压力比铁路规范法的结果高出约9%~14%,立臂底端弯矩更显著高于规范法结果,规范法进行强震条件下悬臂墙的抗震设计可能偏于不安全。

摘要：掌握墙背形状复杂的衡重式挡墙土体破裂面及土压力特性,对完善结构设计具有重要意义。研制了一套墙体位移实时控制装置,开展了3种路堤填土高度的衡重式挡墙土工离心模型试验,分析了平动位移模式下墙背土体变形破裂特征及土压力变化规律,对比了测试值与规范计算值差异,提出了基于破裂面剪切状态的土压力计算模式修正方法。试验表明:达到主动极限状态时墙背土体仅形成下墙破裂面和上墙第二破裂面,可划分为平移土体、滑动棱体及稳定土体3区域;上墙第一破裂面剪应力未达到极限,是造成土压力试验值较设计计算值在上墙显著偏大而下墙偏小的关键因素;引入上墙第一破裂面内摩擦角φ发挥系数η(η≤1),建立的衡重式挡墙土压力计算修正模式,能较好反映应力偏角φ_(η)(φ_(η)=ηφ)对土体破裂角及上、下墙背土压力影响,计算修正值与试验数据吻合良好。

摘要：无砟轨道在长期服役过程中受到列车荷载和复杂环境的耦合作用,会发生材料性能衰退、结构损伤累积,导致其服役性能逐渐劣化.综合论述中国板式和双块式无砟轨道常见层间损伤的表现形式和产生的原因;总结探地雷达法、冲击回波法及其他局部损伤识别方法在无砟轨道损伤识别中的应用情况,提出结合多种局部损伤识别技术是实现轨道局部损伤精准识别的关键;归纳基于模态参数、无砟道床振动信号及车辆振动信号的整体损伤识别技术,指出须扩充现场损伤检测样本以提高识别方法的泛化能力;详细分析各类识别方法的优势和局限性,为完善中国无砟轨道结构损伤识别技术体系和制定科学合理的维修策略提供指导.

摘要：高速列车在长期服役条件下,其车辆悬挂系统等参数与设计值差异较大。多体动力学仿真模型难以模拟真实运营环境,且计算效率较低。为更加准确、快速地评价各种轨道结构以及不平顺激励下车体的垂向振动响应,根据实测轨道不平顺与车体垂向加速度的时空数据传递特征,建立一种卷积长短期记忆组合模型,该模型将轨道不平顺与列车运行速度作为输入,实现对车体垂向加速度的预测。结果表明,卷积长短期记忆模型预测的平均绝对百分比误差值为5.64%,相比动力学仿真模型减少3.57%。在预测一段3 km长线路的垂向车体加速度时,动力学仿真模型需要花费约53 s,而卷积长短期记忆网络只需要花费约1.6 s,预测效率提升33倍。

摘要：针对中国铁路轨道系统(CRTS)Ⅲ型板式无砟轨道结构在反复的列车荷载及复杂服役条件下,轨道结构容易产生高周疲劳损伤问题,以自密实混凝土层为研究对象,编写了高周疲劳损伤本构关系的材料子程序,采用全耦合法探究了列车荷载变化、初始劣化、板端离缝对填充层疲劳损伤的影响规律.结果表明:采用全耦合法能够揭示疲劳损伤与结构应力之间的耦合关系,弥补了传统解耦法结构应力不随损伤累积而变的局限性;列车荷载变化及自密实混凝土初始劣化,填充层在服役期内的损伤累积近似服从迈纳(Miner)准则;板端离缝为自密实混凝土层疲劳损伤的主要影响因素;考虑复合因素作用对填充层疲劳损伤的影响,当离缝长度为0.9 m时,疲劳损伤非线性累积,弯拉应力随损伤累积逐渐减小,当离缝长度为1.2 m时,填充层疲劳破坏,应力重分布,减小的弯拉应力向未损伤区域转移.

摘要：为了研究客货共线条件下桥上长枕埋入式无砟轨道结构的受力特性与耐久性,基于应力相似原则设计一组纵梁,采用与施工现场相同的材料、工序制作出足尺无砟轨道模型,开展桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验,得出客货共线条件下长枕埋入式无砟轨道模型的应力、应变与变形的分布规律以及疲劳损伤的发展形态。试验结果表明,长枕埋入式无砟轨道可以较好地适应客货共线条件下的铁路桥梁,在疲劳荷载全过程中,轨道结构整体性良好,应力、应变水平较为稳定,未出现明显的结构破坏与应力重分布现象。在4.5 Hz和12.5~37.5 kN荷载作用下,桥上长枕埋入式无砟轨道整体为受压状态,最大压应力3.3 MPa出现在轨下位置,最大拉应力1.04 MPa出现在桥面板板底位置,门型筋最大拉应力为10.2 MPa。疲劳荷载作用下,长枕与道床板新旧混凝土交界处率先出现裂缝,随后长枕端部出现朝向道床板边缘的延伸裂缝,累计300万次疲劳荷载后,道床板板中出现纵向、横向贯通裂缝。针对长枕埋入式无砟轨道新旧混凝土界面开裂问题,进行界面剂黏结性能对比试验,试验结果表明,硅灰水泥基界面剂可以有效抑制疲劳荷载作用下界面处裂缝开展。

摘要：长期处于水环境中的双块式无砟轨道内部存在不均匀的湿度场,而湿度会对轨道结构的力学性能产生一定的影响.为研究水环境中双块式无砟轨道内部不同湿度状态下混凝土宏观力学性能,结合水环境中双块式无砟轨道的湿度分布情况,建立了混凝土基质纳观组分(C-S-H)分子动力学模型,对混凝土基质展开多尺度计算,并进行两级均匀化分析.结果表明:水环境中的双块式无砟轨道结构表层湿度的梯级分化明显,轨道内部的湿度差最高可达38.41%;混凝土的弹性模量和泊松比随饱和度的增加而增大;混凝土饱和度由0增加到100.00%时,支承层、道床板及轨枕混凝土弹性模量的增幅分别可达35.0%、19.5%、16.2%.

摘要：目前,高速铁路扣件动静刚度比的设计更多的是凭经验进行,且仅针对低频,缺乏可靠的理论基础。基于此,使用能够较好反映黏弹性材料刚度频变特性的分数阶Zener模型,采用编程和Simpack-Simulink联合仿真的方法,首先建立车辆-轨道耦合动力学模型,验证2种方法模拟扣件系统黏弹性特征的正确性和可行性;然后通过修改分数阶Zener模型的松弛时间得到具有不同动静刚度比的扣件模型,以焊缝不平顺与高铁谱作为轨道不平顺激励,分别模拟高铁350 km/h匀速、350 km/h减速和450 km/h减速不同扣件系统动静刚度比条件下列车的运营状态;最后,以动态轮重减载率为限定指标研究不同运营时速下的扣件系统动静刚度比取值范围,讨论扣件静刚度降低对轮重减载率的影响。研究结果表明:列车在减速条件下的动态轮重减载率相较于匀速条件呈现出明显的上升趋势;当列车以350 km/h减速运行时,扣件在过车频率下的动静刚度比不应超过1.7,此时对应的扣件低频(3~5 Hz)动静刚度比为1.34;当列车以450 km/h减速运行时,扣件在过车频率下的动静刚度比建议不超过1.6,此时对应的扣件低频(3~5 Hz)动静刚度比建议不超过1.27;满足钢轨最大位移限值条件下,降低扣件静刚度可为扣件动静刚度比的设计提供更多余量。以上研究可为450 km/h速度运行下的高速铁路轨道刚度设计提供一定的参考。