振动荷载作用下重载铁路路基粗颗粒土填料临界动应力试验研究

由于重载铁路路基表层为粗颗粒土填料,直接承受轨道结构传递的列车动载往复作用,其临界动应力会影响累积变形,利用自行开发的动三轴试验系统进行不同围压、动应力幅值、含水率条件下粗颗粒土填料的持续振动试验,获得粗颗粒土累积动应变与振次关系曲线,并分析围压、含水率对累积动应变增长影响;在获得不同含水率条件下粗颗粒土的临界动应力比线基础上提出计算临界动应力经验公式。     

SV波斜入射形成的动应力路径及影响因素分析

动应力路径是研究场地地震动力响应的关键。基于波动理论,推导了半无限弹性空间中任一深度处由SV波斜入射产生的动应力。在采用较大土体刚度参数,且SV波为垂直入射特例时,该方法与土动力学估算地震动应力的常规简化方法结果一致。揭示了SV波斜入射下形成的动应力路径特征,从数学上证明了SV波斜入射产生的动应力在双剪应力分量(偏差正应力和水平剪应力)组成的平面中形成斜椭圆形,并进行了参数敏感性分析,表明入射角、泊松比和单位波长深度是影响应力路径的根本因素,为进一步研究斜入射地震波作用下场地动力响应奠定了理论基础。     

振动压实填石路堤动力响应试验研究

对贵州三穗-黎平高速公路风化板岩路堤试验段路基不同深度埋设动土压力盒,用两种重型压路机振动压实测试不同深处竖向、水平动力响应。结果表明,振动波在土中近距离传播时频率基本保持不变或略有降低,土粒在动应力作用下处于加压-卸载的循环过程;大功率压路机对表层土产生明显推挤作用并造成表层填料松散;动应力在土中以一定角度向下扩散,不同压路机扩散角亦不同;据波动理论推导所得动应力在土中随深度以指数函数衰减获得试验数据验证,竖向动应力衰减系数是水平动应力衰减系数的2倍;超大功率压路机产生的动应力水平远大于重型压路机,重型压路机在土中局部产生共振现象;实测动侧压力系数非固定值且随深度增加线性增大。     

膨胀土动力性质的研究

本文通过对静、动三轴试验的研究，探讨了重塑土在长期重复荷载下的动的应力－应变关系、动强度特性以及影响它们的主要因素，得到了累积塑性应变和循环次数的函数式以及临界动应力与围压、含水量等的关系，并同英国Ｈｅａｔｈ ＤＬ的结果进行了对比，所得结果可供工程应用参考。     

复杂应力路径下土的本构模型研究

本文结合粉土着重研究复杂应力路径下，土的应力￣应变￣体变特性。提出考虑土的应变软化、剪胀（剪缩）性和应力路径影响的非线性弹性模型。通过试验成果验证，分析模型的适用性。     

不同应力路径下堆石料的动力变形特性试验研究

采用大型多功能静动三轴试验机,对堆石料分别进行了常规三轴循环加载、等p循环加载和等q循环加载三种不同应力路径下的动力变形试验研究,探讨了不同应力路径下围压﹑固结应力比及动应力比等因素对体应变和偏应变的影响规律及其变形机制。试验结果表明：在循环荷载作用下,不同应力路径对堆石料体应变和偏应变的发展规律影响较大;在等p循环加载作用下引起的往返体应变为负值,即发生剪胀现象,且在轴向剪切时达到最大剪胀值,反向剪切时基本不发生剪胀;在等q循环加载作用下产生较大的残余体应变和残余偏应变,两者均不可忽略不计,主要与堆石料的各向异性和颗粒破碎有关。     

高聚物胶凝戈壁土的动模量及阻尼比试验研究EI北大核心CSCD

高聚物胶凝戈壁土是将高聚物掺入戈壁土中,可有效提高原状戈壁土的基本性质。采用中型动三轴试验研究了在不同高聚物质量比、围压、固结比、加载频率工况下高聚物胶凝戈壁土的动弹性模量和阻尼比变化规律。结果表明:高聚物质量比R_(p)对动弹性模量和阻尼比影响较大,在动应力比(cyclic stress ratio, CSR)为0.157时,动弹性模量随R_(p)增大呈线性增长;CSR>0.157后随R_(p)增大动弹性模量先增大后减小,在R_(p)为3%时出现峰值;在相同CSR下,天然戈壁土在振动荷载下产生的残余应变比高聚物胶凝戈壁土的大,当R_(p)为3%时经过5次振动后的残余应变仅为天然戈壁土的18.4%;阻尼比随R_(p)的增大略有降低。基于沈珠江动力模型,建立了考虑高聚物质量比影响的修正模型,并通过试验验证了修正模型的适用性。研究成果可为高聚物戈壁土的动力分析和工程应用提供理论依据。     

应力历史影响下的膨胀土动力参数响应特征

动剪切模量和阻尼比是土动力非线性性能中最重要的两个参数。为考虑应力历史对膨胀土动力学特性的影响,开展加载、卸载和再加载固结路径下南阳膨胀土共振柱试验,利用双曲线模型和经验关系分别对动剪切模量和阻尼比随剪应变演化规律进行分析,提出膨胀土在剪应变值为5×10~(-6)~10~(-2)范围内的剪切模量比和阻尼比推荐值,同时分析应力历史影响下动剪切模量比和阻尼比的不确定性。研究表明,应力历史对最大动剪切模量与动剪切模量随剪应变演化规律都有很大影响,卸载和再加载条件下的最大动剪切模量较加载条件下的大,最大增幅为66.59%;应力历史对阻尼比的影响规律性不强。动剪切模量比的极小值均出现在加载路径;经历较大外荷载后,卸载程度越大,动剪切模量比不确定性越大;动剪切模量比和阻尼比的变异系数最大值分别达到了46.30%和48.99%,说明在工程设计和施工中应充分考虑应力历史对动剪切模量比和阻尼比的影响,根据相应的应力历史来选取土体动力学参数。     

高速铁路路桥过渡段路基动响应特性研究

通过现场实测，对秦沈客运专线动力分散型机车在某路桥过渡段高速行车条件下的动响应规律进行了研究。分析了沿路桥过渡段线路纵向的动应力分布规律、列车速度和动应力的关系，以及动应力沿路基深度方向的变化规律等。分析表明：沿铁路线纵向随车速的增大，动应力有不同程度的增加；动应力随路基深度的增加衰减很快。并且随着深度的增加。动应力值和静态应力值越来越接近：过渡段路基速度动力系数小于0．3，用速度动力系数能够直观地表示速度对路基的动力作用。     

动荷载作用下重塑黏质粉土的弹性变形研究

以宁波黏质粉土为对象,在不同排水、围压、动应力以及温度条件下,开展了一系列动三轴试验,研究了土体的弹性变形特性,建立了考虑围压影响的动弹性模量和弹性应变关系的经验公式,并给出了不同围压、动应力下动弹性模量和弹性应变计算公式。结果表明:随着振次的增加,动弹性模量(弹性应变)迅速减小(增大),并有较为明显的极值点,随后有一定的恢复,最终趋于稳定;温度越高,动弹性模量值越大,弹性应变越小,土体出现热硬化现象;建立的计算公式可用于长期动荷载作用后黏质粉土的动弹性模量和弹性应变计算。     

循环振动作用下残积土动力变形特性试验研究

为研究压实残积土在循环荷载作用下的变形特性,对不同含水率压实残积土进行改变围压及轴向动应力幅值条件的动三轴试验,得到了不同物理力学条件下土的动应力-应变关系滞回曲线、累积塑性应变发展规律曲线及骨干曲线,分析了动弹性模量随应变的衰变规律,探究了含水率、围压及动应力幅值等因素对试验结果的影响。结果表明:当累积塑性应变达到一定值时,压实残积土变形随动应力幅值σ_d的增大增幅明显,但最终表现为弹性安定行为,该特性随含水率的增加逐渐减弱;含水率增加不利于土样变形稳定,而提高围压可抑制该趋势。另外,增湿会加快模量的衰减,并降低残余模量,围压对衰变规律的影响随应变的增大逐渐减小。研究可为花岗岩残积土作为路基填料的施工过程及土体改良提供技术参考。     

结构动应力分析的FEM-BEM耦合方法

本文提出了利用结构的有限元结点位移响应(或结点力)的计算值作为子域的边界条件,然后利用边界元方法计算子域内各瞬时的动应力的FEM-BEM耦合方法.文中给出了薄板在简谐激励下动应力响应的计算实例并与分析解进行了比较,结果表明,FEM-BEM耦合法比常规有限元法对结构动应力的计算精度有大幅度的提高.     

膨胀土路堑基床新型防水层振动荷载下服役性能试验研究

膨胀土路堑基床病害是铁路工程中亟需解决的关键技术问题。针对新建云桂线膨胀土地段高速铁路工程实际,开展膨胀土路堑基床模型室内激振试验,研究新型防水结构层在干燥、降雨、地下水位上升三种极端服役条件下的动力性能及防水效果,并结合现场实测数据进行了分析。分析结果表明：服役环境对新型基床结构的动力特性影响显著,降雨和地下水位上升均引起基床动应力、速度及加速度不同程度的增加;新型防水结构层可加快基床内部动应力的衰减,动应力沿横向距离近似呈“Z”形分布,在轨道正下方出现峰值,距线路中线5.0m以外受振动影响较小;新型防水结构层能满足的防水、隔水、抗振、减振的要求,对提高铁路线路的平顺性和稳定性具有积极意义。研究成果可为新建云桂膨胀土高速铁路工程建设及同类工程实践提供参考。     

空腔球体径向振动和动应力的一种解法

本文利用一种新的有限Hankcl变换方法求解了具有任意厚度空腔球体的径向振动和动应力。在实例计算中,求解了具有不同壁厚空腔球体的径向振动频率以及空腔球体在突加载荷和指数衰减冲击载荷作用下动应力的响应。求解过程和结果分析表明该解法简便,实用,并且所得结果精确。     

SH波对半空间界面圆孔的动力效应

采用"镜像法"和"剖分-契合"思想,对SH波作用下半空间双相介质水平界面上圆形孔洞的动应力问题进行了研究。给出了该问题的解析解和孔边动应力分布规律。分析结果表明:适当避开较大的波数比、较高的入射波波数与垂直入射的同时出现,可达到降低孔边动应力的目的。     

土工固格网整治铁路路基基床下沉病害的研究

本文首先分析了淮南线Ｋ１９４＋４８０～Ｋ１９６＋６９０段基床发生下沉外挤病害的原因，介绍了土工固格网的材料性能，设计与施工，并且从列车载荷下基床土动应力和土工固格网的动应变的实测数据，分析了土工固格整治基床病害的机理，分析表明：用土工固格网加固砂垫层后，提高了砂垫层的承载力，与传统的换砂法相比，更有效地改善了砂垫层下基床土的动应力，实践证明，用土工固格网整治基床土下沉挤病害是成功的。     

武广高速铁路无砟轨道路基动力响应试验研究

在武广高速铁路典型路基断面埋设测试元件,分别于“联调联试”阶段和运营2年后进行了动车组列车荷载作用下的路基动力试验,实测了路基动应力、振动加速度、振动速度等动力响应。分析了路基动力响应与列车速度的关系、动力响应沿路基深度变化规律和路基动力特性在运营前后的变化情况。结果表明：基床表层顶面轨下位置动应力响应比中线处大;动态响应在基床表层范围内最为强烈且衰减较快;列车荷载速度对动应力幅值影响较小,对振动加速度幅值影响较大。运营2年后与“联调联试”阶段相比,基床表层顶面动应力幅值、振动速度幅值相差不大,而振动加速度幅值在“联调联试”阶段较大;两次试验测得的z=2.7m时(基床底层底面)路基动应力幅值和振动加速度幅值的衰减率依次为73.40%~79.30%和79.28%~86.90%,z=4.2m时（路基本体内）两者衰减率依次为82.99%~89.06%和92.78%~96.31%;而振动速度幅值,z=1.8m时（基床底层内）衰减率范围为75.62%~80.80%。     

基于叶尖定时的叶片动应力反演方法

基于叶尖定时的测振系统能够实现旋转叶片振动参数的非接触测量,在此基础上提出了利用建模获取叶尖振幅和叶片动应力分布关系,进而反演叶片动应力的方法.首先,利用有限元模型获取了叶尖振幅和叶片动应力分布的关系,为叶片动应力的反演提供了依据.然后,通过应变片测试实验对叶片有限元模型与动应力反演方法进行了验证.结果显示,采用有限元建模的方法可以实现叶片动应力的反演,满足航空发动机叶片动应力非接触测量的要求.     

土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力的数值模拟

对于土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力如何计算及其是否安全,是一个值得研究的问题.利用LS-DYNA3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,适当选取材料的本构关系,对半无限土介质中集团药包爆炸地冲击作用下埋地管线的动力响应问题,进行了数值模拟研究,得出了埋地管道的迎爆面上受到很大的轴向拉应力作用,且其为瞬态受力过程的结论.模拟计算结果与实验结果较为吻合,表明采用数值模拟方法研究土中爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的.     

车辆荷载作用下双层路基层间动应力响应试验研究

针对层状路基土的动力响应与稳定性评价问题,以某双层路基为工程背景,利用现场实测数据,揭示出硬、软土层界面处存在动应力突变现象,并给出了动应力突变系数;根据室内模型试验数据,以动应力突变系数为试验指标,采用极差分析法对主要影响因素进行了排序;借助动三轴试验获得硬、软土体的临界动应力,推导得出两种土体的动应力水平关联性系数,并提出一种评价路基长期稳定性的"概率区域"方法。研究表明:路基运营后期,硬、软土层压缩模量之比将取代硬壳层厚度,成为影响层间响应的首要因素;埋置较深的下卧软土层是控制路基稳定性的关键层。