摘要：合理的线路纵断面是高速列车安全平稳通行的必要条件。超大跨度铁路桥梁成桥线形较设计线形易出现较大偏差,由于线路调整能力有限,桥上线路纵断面难以达到设计高程,故需在成桥线形基础上变更线路纵断面设计。在满足道床厚度要求的前提下,变更后的纵断面线形难以满足线路设计规范要求,严重影响了工程验收及列车达速运营。为此,以实测桥梁线形为基准,充分考虑道床厚度及线路衔接,依据傅里叶级数原理建立线路线形频域特征与车体加速度的关联关系,进而构建纵断面目标优化模型,提出一种适用于超大跨度铁路桥上线路纵断面的优化方法。以某超大跨度悬索桥为例,研究结果表明:该方法可使线路纵断面的最小波长远离车体加速度敏感波长,降低车体振动加速度;优化后的线路纵断面车体加速度响应最大值为0.15 m/s2,优于工程实际中所采用的多坡段纵断面;优化后的线路纵断面具有良好的平顺性及适应性。本方法可直观反映优化后线路纵断面的频域特性,并从波长的角度实现了纵断面优化与高速列车行车性能的关联,可用于指导桥上线路纵断面设计及优化。

摘要：超大跨度铁路桥梁成桥线形较设计线形易出现较大偏差,导致原轨面设计线形无法实现,通常需基于成桥线形变更轨面线形设计。为保障铺出的轨面线形满足行车性能的要求,在铺轨前合理评价大跨度铁路桥梁成桥线形尤为重要。基于实测成桥线形的特征分析,结合桥上有砟道床的可调整能力,提出一种基于行车平稳性的大跨度铁路桥梁成桥线形评价方法,并将车体敏感波长范围的成桥线形幅值作为评价指标。以线路随机不平顺、桥梁受载附加变形及轨面线形引起的车体垂向加速度不超Ⅰ级管理标准为评价原则,确定车体敏感波长范围轨面线形的加速度容许值;研究车体加速度与弦测幅值、弦测幅值与线形幅值的相关性,确定车体敏感波长范围轨面线形的幅值限值;通过推导车体敏感波长范围轨面线形和成桥线形的幅值对应关系,最终制定评价指标限值。结合国内某千米级悬索桥的工程实例,确定评价指标限值为58 mm,该桥车体敏感波长范围实测成桥线形幅值最大值为36 mm,未超限值,表明成桥线形控制效果良好,在满足桥上道床厚度要求的前提下,基于成桥线形能够铺出满足行车平稳性的轨面线形。

摘要：南玉高铁六景郁江特大桥设计将钢-混部分斜拉桥结构引入时速350 km高速铁路领域,而300 m级以上大跨度桥上无砟轨道的竖向变形极易超限,影响列车通过的安全性和舒适性,因此,系统研究在此大跨桥梁结构上铺设无砟轨道的适应性十分必要。通过建立有限元及动力学模型,分析不同组合工况下无砟轨道结构的变形特点及动力特性,运用60 m弦测法探究各工况下无砟轨道的线形变化规律,从而确定大跨度钢-混部分斜拉桥铺设无砟轨道的适应性,并对设计和施工提出合理化建议。主要结论如下:在各种不利组合荷载作用下,桥上无砟轨道结构强度满足规范要求,列车通过大桥的各项安全性与舒适性指标均满足规范要求;混凝土收缩徐变和斜拉索升降温是影响无砟轨道线形标准的两大主因,应在无砟轨道施工前确保足够的沉降观测期和收缩徐变释放期,并充分考虑拉索的保温设计;在温度组合荷载作用下,桥上无砟轨道的60 m弦测不平顺幅值为6.79 mm,满足高速铁路静态验收标准;但在叠加列车荷载和收缩徐变后,变形弦测值均出现Ⅱ级及以上超限,通过合理设置预拱度后可有效改善轨道平顺性标准。

摘要：在用地紧张、拆迁成本高昂的城区,当新建铁路与既有铁路共用车站和走廊带时,会极大地增加线路设计的难度。针对这一问题,本文提出了一种在人工线路方案的基础上进行铁路线路精细优化设计的方法。通过改进现有动态规划算法,对线路平、纵断面的线形参数进行精细化调整,以线路工程总造价为目标函数,在特定的约束、搜索范围和精度等条件下获取全局最优解,并将提出的线形优化模型框架应用在山东省某高速铁路项目路段。结果表明,该优化方法能够有效地优化铁路设计线形参数,使得房屋拆迁面积和新建线路与既有线间用地面积分别降低了4.61%、3.39%,节省了2.75%的工程总造价。

摘要：地震作用下,惯性力方向对组合结构、土体、岩体的平衡状态影响显著。为深入理解桩板墙组合支护结构-基覆型边坡相互作用特性,以西南地区一隧道进口端基覆型高陡边坡为原型,开展一组简谐波加载下组合结构加固边坡的大型振动台模型试验,考虑惯性力方向对桩-土、格构锚索-坡体时程特性展开分析。结果表明:(1)惯性力作用下格构锚索-土体相互作用与桩-土相互作用表现出近似的时程一致性规律,但坡面加固结构惯性力峰值沿高程存在的相位差不可忽视。(2)结构与边坡土体的相互作用大小取决于相对惯性运动,桩-基岩相互作用由悬臂段变形状态决定。(3)惯性力达到临空面峰值,动土压力达到峰值,桩-土位移差达到正向峰值,桩身呈现外倾的主动破坏状态,锚固段前侧受力因外倾而挤压增大,因而悬臂段采用库仑主动土压力进行设计需结合桩土状态进行修正。(4)简谐波作用下,坡体惯性力及变形是组合支挡结构沿高程受力分布特性的关键因素,组合结构设计时需重点关注坡脚应力集中区及坡顶惯性力放大区。本研究可为组合结构抗震加固设计提供理论支撑。

摘要：为研究轮对摇头角对轮轨接触行为的影响以及评估简化非赫兹轮轨接触算法的精度,选取EKP、MKP与MSHM共3种考虑摇头角的轮轨非赫兹简化算法分析轮轨法向与切向接触行为。以S1002CN车轮踏面和CHN60钢轨为研究对象,以精确理论CONTACT算法的结果为参考,对比各简化接触算法得到的接触斑形状、接触应力、切应力等微观接触结果的准确性。利用UM软件建立车辆-轨道耦合动力学模型进行仿真分析得到轮轨运动参数,然后输入到接触算法计算轮轨接触解,基于统计学累积误差方法评估不同接触算法在实际车辆运行工况下的计算精度与稳定性。计算结果表明:摇头角使轮轨接触斑与接触应力呈三维非对称分布;对于法向接触,在大部分工况下,MKP算法相比EKP、MSHM算法精度较高,但接触斑内轮轨曲率变化较大时,如横移量为6 mm,MKP算法所得到的最大接触应力误差为47.2%,此时更适合采用MSHM算法,其误差为27%;对于切向问题,采用EKP+FaStrip、MKP+FaStrip算法比MSHM+FASTSIM算法得到的结果更准确;对于动力学结果,MKP+FaStrip算法比EKP+FaStrip、MSHM+FASTSIM算法得到的接触结果更加精确和稳定。

摘要：为研究侧向过岔速度更高的国产14号无砟道岔轨道刚度分布规律,基于有限元理论,建立城轨14号道岔轨道刚度计算模型,模型中充分考虑轨下胶垫、板下胶垫、钢轨类型、滑床台等部件的影响,重点分析了14号道岔整体刚度纵向分布的变化规律,并针对轨道刚度分布不均匀进行了低动力设计。结果表明:城轨14号单开道岔轨道竖向刚度沿线路纵向不均匀分布,其中连接部分刚度最小,转辙器部分刚度最大值为连接部分的1.5倍,辙叉部分刚度最大值为连接部分的2.0倍;通过低动力设计,钢轨整体刚度纵向变化率最大值从207.4%降至121.6%,钢轨挠度变化率全部降至0.3 mm/m以内,能够满足城轨14号道岔的运输组织要求。

摘要：重力式挡土墙整体稳定性检算最不利状态选取对抗震设计有重要影响。针对加速度峰值、墙身外倾峰值、墙顶位移峰值三种典型挡墙抗震危险时刻以及常用“土压力峰值时刻包络”取值方法,以振动台模型试验揭示地震土压力取值结果差异性,基于重力式挡土墙ABAQUS有限元模型地震响应计算,分析各危险时刻墙背土压力取值及整体稳定性检算结果差异,提出抗震稳定性检算最不利状态建议。结果表明:(1)随地面峰值加速度和墙高增加,三种危险时刻地震土压力均呈现从非线性分布向近似正三角图式转化,合力及作用点高度整体上较现行抗震规范分别大49%和18%;(2)峰值包络法因不能反映墙-土运动主/被动状态和地震动传导时延特征,致使墙顶附近土压力取值结果过大,地震土压力合力较危险时刻大一倍且作用点偏高约25%;(3)墙身外倾峰值危险时刻的抗滑移稳定系数较其余两种危险时刻偏小14%~33%,且随地面峰值加速度增大反映出更明显的衰减敏感性,以此作为抗震稳定性检算最不利状态有利于结构安全与经济性协调。

摘要：板式轨道填充层作为轨道结构关键部位,在高频列车荷载和环境共同作用下出现脱空损伤,引起脱空位置轨道结构刚度改变。为有效检测板式轨道的轨道板脱空情况,采用数值仿真分析得到无砟轨道模态信息,利用轨道脱空区域广义柔度曲率局部峰值进行轨道脱空损伤识别。结合广义柔度、均匀荷载面(Uniform load surface, ULS)、曲率和局部信息熵,提出可定位损伤的ULS曲率信息熵,并在CRTS III板式轨道上进行验证。研究结果表明:广义柔度曲率利用轨道脱空前后模态信息计算轨道脱空损伤曲率差,能够有效定位脱空位置;ULS曲率信息熵表征值只需要轨道的一阶模态信息便能够有效地反映轨道脱空位置及面积,且克服了广义柔度曲率需要健康模态信息的不足;轨道对称位置上相同面积脱空的ULS曲率信息熵值相同;ULS曲率信息熵值与脱空面积和厚度成正相关关系;ULS曲率信息熵表征值具有较好的损伤识别敏感性,能够识别小于单个测点布置面积的0.1 m×0.1 m小面积脱空,并且对轨道板边脱空识别敏感性高于轨道板中脱空识别敏感性。

摘要：对纵连板式无砟轨道进行单元化,有望从源头上控制温度效应过大引起的结构损伤,降低结构失稳风险,但需要在单元化过程中对轨道结构进行限位。借助数值仿真计算,研究植筋和扣压两种限位条件下不同单元节段长度的纵连板式无砟轨道温度变形和损伤。研究认为:在单元节段的两端,植筋比扣压更能有效控制轨道板纵向变形,而两种限位方式对板角变形的控制效果相差不大;层间纵向位移差的总体控制可由植筋方式实现,而在板角处采用扣压方式更佳。植筋后,单元节段长度对植筋孔的混凝土损伤几乎没有影响;扣压后,当整体温升低于5℃时,单元节段长度对板角的混凝土损伤几乎没有影响,而当整体温升大于5℃时,单元节段长度的影响显著。植筋后,受拉损伤先出现在植筋孔孔壁处,随着整体温升增高,损伤区域朝轨道板横向发展;扣压后,受压损伤最先出现在轨道板板底,随着整体温升增高,损伤区域逐渐向板表发展。两种限位条件对轨道板和CA砂浆之间界面损伤的影响差异显著,植筋时总离缝面积小于扣压,但扣压可有效控制板角处离缝。以3块轨道板为一个单元节段,并采取植筋限位方式控制轨道结构温度变形和损伤。