胡家屯中桥路桥过渡段动力特性试验研究

通过对秦沈铁路客运专线胡家屯中桥路桥过渡段进行动力响应现场测试和沉降观测,分析了级配碎石路桥过渡段的沉降规律;动应力、振动加速度、动位移与列车速度的关系,以及动力响应沿路基深度的衰减规律和沿线路纵向变化规律。结果表明:级配碎石过渡段能减缓路桥间沉降差;随着列车速度的提高,列车对路基的动应力作用增强,且动应力影响在基床表层较为显著;不同行车速度下,各测点振动加速度值变化不大,其分布范围一般集中在1 m/s2～3.5m/s2之间;各测点动位移受列车速度的影响不明显,其值集中在0.1 mm～0.35 mm范围内变化。     

基于高速铁路路基冻胀的轮轨动力响应研究

季节性冻土区高速铁路无砟轨道路基冻胀,影响了列车运行的安全性、舒适性以及无砟轨道主体结构的服役性能。为研究路基冻胀和高速行车荷载组合效应下的轮轨动力响应,建立了车辆-轨道-路基冻胀耦合动力学模型,对路基不同冻胀幅值、冻胀位置和行车速度下CRTSⅠ型板式无砟轨道轮轨动力响应及轨道结构受力进行分析。结果表明:冻胀发生区段轮轨动力响应增大,列车以350 km/h运行时的安全性和舒适性满足冻胀管理标准要求,但轮轨力随冻胀幅值和速度的增加而增大;轨道板和底座板振动加剧,在计算冻胀波长和幅值范围内,离缝处轨道板振动加速度峰值超过动态验收标准要求,容易引起离缝处CA砂浆层及路基基床表层伤损破坏,且轨道板、底座板振动加速度随行车速度增加而增大;轨道结构动应力和列车荷载传递关系密切,路基冻胀状态下列车荷载引起轨道板和底座板处于交替和交变的拉压受力状态,需要在设计中提出控制裂纹的措施,行车速度对短波冻胀时轨道结构受力影响较小。     

重载铁路水泥改良土路基动力特性试验研究

为探究重载列车动载作用下路基的动力特性,依托浩吉（浩勒报吉?吉安）重载铁路三荆（三门峡?荆门）试验段 水泥改良膨胀土路基工程背景,开展不少于400 万振次（近似模拟运营10 年内的荷载量）的现场激振试验,利用大型激振设备和配重块组合模拟了时速120km、轴重25?30t 重载列车作用,并与时速120?200km、轴重21t预留客运列车作用时的激振试验结果对比。结果表明：动应力受轴重影响敏感性大于行车速度,轴重25?30t重载列车作用时路基面动应力幅值范围约是轴重21t客运列车作用时的1.2?1.4倍;动应力与加速度沿路基深度衰减趋势吻合,在基床表层与底层范围最大衰减量分别可达40%和80%,动力影响深度略大于基床设计厚度;路基面累积变形呈“快速?缓慢?稳定”发展,控制在4 mm以内,其中前150万次占比达90%;结合测试结果评估水泥掺量为3%?5%的改良膨胀土用作基床底层及以下路堤填料满足动力稳定需求。研究成果能够为探索重载铁路基床动力水平与结构设计提供理论参考。     

秦沈客运专线车路系统动力响应数值分析

结合秦沈客运专线基床路基实际状况，利用车路耦合动力分析模型，对高速列车荷载作用下车路系统动力响应进行仿真分析。计算列车速度为200km/h和300km/h时不同基床表层厚度下的车辆、轨道及基床路基主要动力性能指标，并与测试结果进行对比分析。测试结果验证了计算模型的可靠性。根据计算结果分析列车速度与基床表层厚度对车路系统动力响应的影响规律，对秦沈线基床表层设计提出建议。     

武汉工程试验段路基基床表层级配碎石施工技术总结

客运专线铁路受行车速度的影响，对线下结构刚度、平顺性及耐久性均提出了较高的要求。路基是客运专线铁路所有线下结构中最为薄弱的区段，因此在客运专线铁路建设中，路基被正式确定为结构物。路基基床表层位于路基基床底层与无砟轨道之间，直接承受由无砟轨道传来的列车动载，对均布列车动应力、确保无砟轨道系统整体结构的耐久性以及列车运营的平顺性起着至关重襄的作用。     

重载铁路路基足尺模型试验研究

以朔黄重载铁路为工程背景,通过构建重载列车模拟加载系统和路基足尺模型,开展路基动力响应试验,分析了在循环加载条件下路基的动力响应特性。试验结果表明,路基中不同深度动应力峰值均随着轴重的增加而增加,轴重越大,动应力的影响深度越大,路基中动应力随深度的增加呈负指数衰减趋势。路肩处动位移峰值随轴重的增加而线性增加。当轴重增加到30 t后,路基达到临界破坏状态,可见按照原朔黄铁路路基建造标准,其最大运行列车轴重约为27 t,如再增加列车轴重,路基需预先采取强化措施。试验结果对建造运行列车模拟加载系统及足尺路基模型具有借鉴参考意义,同时有助于深刻理解列车轴重对路基动力响应特性的影响。     

流冰撞击力作用下列车–简支梁桥耦合振动分析

建立撞击荷载作用下列车‐桥梁系统动力分析模型,将现场实测的流冰撞击力时程作为系统的撞击荷载。通过计算机仿真分析,对流冰撞击作用下高速铁路桥梁的动力响应及其对桥上列车运行安全的影响进行研究。采用自编程序模拟列车过桥的全过程,计算分析7 m×24 m简支箱梁桥在流冰撞击力作用下动力响应及桥上高速列车的动力响应。计算结果表明,在实测流冰撞击力作用下,桥梁横向加速度以及车辆脱轨系数和轮重减载率等行车安全指标在列车速度250 km/h以上时超过容许值,说明流冰撞击作用对车桥系统耦合振动响应具有较大的影响。     

铁路隧道仰拱结构振动特性实测分析

为研究隧道仰拱及仰拱填充结构的振动特性,以兰新高铁福川隧道为依托进行现场测试,分析不同运行速度列车振动荷载作用下,不同深度处仰拱及仰拱填充结构的振动加速度和动应力响应及衰减规律,并通过数值模拟进行对比分析。结果表明:列车速度一定时,列车运行侧仰拱及仰拱填充中振动加速度响应随着深度的增加逐渐减小,双线同时行车时,振动加速度响应相比单线行车时有所提高,且提高的幅度与行车速度有关,数值模拟得到的结果与实测结果基本吻合。仰拱及仰拱填充是承载振动加速度的主要载体,应将其作为结构设计的重点。研究成果对优化隧道支护体系确保列车运行安全具有重要意义。     

压路机激励下重载铁路路桥过渡段动力特性研究

以蒙华重载铁路某路桥过渡区为试验对象,开展压路机激励下过渡区的动力特性试验,研究过渡区动力响应的分布规律;建立考虑振动轮-路基耦合的动力分析数值模型,研究过渡区等效刚度分布及振动轮-路基面接触力变化特性。结果表明:随着路基深度增大,动应力扩散角逐渐减小,埋深0.2~3.0 m处扩散角在78.2°~55.0°,倒梯形过渡段动应力扩散角要大于一般路基扩散角;相比列车荷载,压路机激励引起的竖向动应力在路基中衰减更快,并且在基床表层中衰减最大;压路机驶离桥台方向的基床表层动侧压力系数为0.35~0.53,驶向桥台方向为0.24~0.36,倒梯形过渡段的动侧压力系数要小于一般路基段;过渡段路基等效刚度在74.8~87.2 kN/mm,随离桥台距离增大而呈线性减小趋势;振动轮激励过程中,过渡段内的振动轮-路基面最大接触力峰值比一般路基段大,且随着过渡区刚度差的增大而增大。     

高速铁路路基沉降与列车运行速度关联性的研究

土质路基在高速列车的长期循环荷载下不可避免会发生沉降变形,列车运行速度与路基的沉降有着直接的关联性。随着列车运行速度的不断提高,对不均匀沉降变形的控制要求也越来越严格;同时,路基的不均匀沉降也制约着列车运行速度的提升,故有必要研究无砟轨道路基不均匀沉降对列车运行特性和线路冲击的影响。在既有的列车-轨道垂向耦合动力学理论模型基础上进一步考虑了轨道板下方的CA砂浆层和混凝土垫层的共同作用,建立了更符合实际线路特征的车轨耦合分析模型,并通过与现场测试结果的对比验证了该模型的合理性。基于此模型考察了不同路基沉降分布特征、不同列车运行速度条件下车辆和轨道振动特性,从车辆运行安全性和乘客舒适性两方面的指标总结了沉降的控制要求。计算发现短波长的路基沉降易于引起轮轴较大的加速度响应,线路的沉降幅值控制标准主要由安全性指标(轮轴减载率)决定;而在发生大波长的路基沉降时,主要导致车体加速度响应明显增大,路基沉降控制标准主要由列车车体舒适性指标(车体加速度)所决定,并给出具体的控制参数。     

秦沈客运专线路堑段基床结构动态测试分析

通过对我国第一条铁路客运专线———秦沈客运专线路堑段基床表层的动态测试,得到了厚度分别为40cm与60cm的基床表层在不同车速下的动应力与加速度值,分析了它们在基床表层横向与深度方向的分布规律及其与速度的关系。     

Analysis of dynamic compressive stress induced by passing trains in permafrost subgrade along Qinghai-Tibet Railway

To investigate dynamic compressive stress characteristics and related influencing factors in the permafrost site along Qinghai-Tibet Railway (QTR), a numerical analysis was carried out using self-compiling train-rail-subgrade-site dynamic coupling program ZL-TNTLM and ZL-RNTLM, by which the effect of the vibrating load generated by passing trains on the natural permafrost table was analyzed quantitatively. The results indicate that: (1) the additional dynamic compressive stress depend directly on axle load, the vibration energy at subgrade top surface is relatively larger when vibration frequencies range from 0.5 to 10 Hz, and the dominant frequencies at the top of the natural permafrost table are confined to be less than 3 Hz; (2) the vibration-affected subgrade area is mainly limited to the oval zone of 6 m below sleepers, stress concentration phenomena occur in the vicinity of rail-supporting zone in ballast, the maximum dynamic compressive stress at the bedding superface presents a saddle-type distribution, and certain negative exponential function can be adopted to fit the attenuation relationship of the dynamic stress vs. depth; (3) the dynamic compressive stress of subgrade top surface is the largest in winter, then followed by spring and autumn, and the least in summer, while the corresponding trend is quite the opposite in the interior of subgrade; (4) the dynamic compressive stress surrounding the wide gap decreases with the rise of train speed, however vibration response tends to be stable at certain critical speed, and the critical speed decreases with depth below subgrade surface; (5) the additional dynamic stress at the natural permafrost table can be notably reduced by appropriately increasing the embankment height. The drawn conclusions can, believed by the authors, provide certain theoretical insight for the safety evaluation of QTR operation, vibratory subsidence prediction, as well as the construction of permafrost subgrade.     

350 km/h 高速铁路高架桥环境振动的测试分析

为了考察350 km/h高速列车运行状态下高架桥的环境振动水平,对京津城际铁路杨村特大桥247号桥墩高速列车运行时的环境振动进行测试,分析了高架桥环境振动的衰减特性。结果表明,VL zmax、VL z10和VLzeq随距离的变化均符合对数衰减规律,距离振源30 m内环境振动衰减明显,距离振源30 m以后衰减逐渐平缓。在距离振源15 m~60 m范围,我国现行的高速铁路环境振动预测公式的预测值最大偏高9.7 %。     

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。     

冲击碾压改建旧水泥混凝土路面施工时的地基振动特性

为了解冲击碾压水泥混凝土路面施工时的地基振动与影响特性,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,对四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时地基的振动与传播特性进行了研究,并将数值计算结果与现场地基振动监测数据进行了对比分析;然后将冲击碾压地基实测振动信号作为输入,对离震源不同距离的砌体和框架建筑结构时程动力响应进行了计算,探讨了冲击碾压改建施工的安全防护标准。研究表明冲击碾压引起的地基振动具有冲击瞬态特性,地基振动中竖向振动加速度分量最大,横向振动和纵向振动加速度大小相当。振动加速度各分量沿道路横向距离10m范围内衰减变化显著,随着冲击破碎遍数递增,土基振动有增大现象。冲压振动与结构物的共振效应较小,对15m以外的完好建筑物影响很小。建议在普查无临界状态房屋条件下结构安全距离为15m,考虑对人的振动影响安全距离为20m。     

振动荷载下路基的能量耗散率空间分布规律的研究

为研究振动荷载作用下的路基内部的能量状态分布,基于Parseval定理,分别以动应变/加速度为变量,推导建立了周期性和非周期性的路基内振动信号的能量耗散率计算公式;根据土体的动力互易性原理,进行了振动荷载下路基动力响应现场试验,利用试验测试结果,分析研究了该路基的能量耗散率空间分布规律。研究结果表明:①能量耗散率沿深度方向和水平方向均呈指数衰减。能量耗散率沿深度方向衰减相比沿水平方向的衰减更为显著,深度方向衰减系数为水平方向衰减系数的2.5~3.0倍;②能量耗散率在不同深度处沿水平方向的衰减规律基本一致,而不同水平位置处沿深度方向的衰减规律不同。距离振动点越远,能量耗散率沿深度方向的衰减越缓慢;③在该试验条件下,振动路基的能量分布范围为水平方向1.5 m和深度方向0.45 m,能量分布的水平范围约为深度范围的3.3倍,能量分布区域在空间上呈扁平的“海鸥”状分布。     

路基注浆对高速铁路轨道-路基体系动力特性的影响

翻浆冒泥是多雨地区铁路路基的常见病害,土颗粒流失后导致道床脱空,影响列车安全运行.高聚物注浆是修复路基翻浆冒泥的有效手段,但注浆对轨道-路基体系动力特性的影响有待进一步研究.通过全比尺无砟轨道路基模型试验重现了列车运行荷载下路基的翻浆冒泥现象,开展了路基注浆驱水和填充加固试验,测定了正常路基、路基翻浆冒泥及注浆修复后等...