地铁列车荷载下软土的动力响应和长期沉降分析

为揭示地铁列车荷载作用下隧道结构和软土的动力响应和沉降特性,使用A baqus商业有限元软件建立三维分析模型,对比分析不同列车时速下土体和衬砌的动力响应,并使用经验公式预测软土地基在长期循环列车荷载作用下的累积变形.研究结果表明:相同速度下,隧道衬砌结构各部分沉降规律并无明显区别,隧道周围土体的沉降随分析点深度的不断增...     

地铁列车荷载的仿真模拟

地铁列车荷载模拟是进一步研究地铁振动的先决条件.针对轨道不平顺法在精度上的不足和车辆/轨道耦合模型在计算上的困难,建立列车荷载简化模型.在Simulink中仿真得到地铁列车荷载变化曲线,通过快速傅里叶变换分析列车荷载的频率成分,从而得到地铁列车荷载的模拟表达式.采用该分析方法所建的模型简单、计算速度快,同时也比不平顺法有更高的可靠性,可以满足一般性研究的需要.     

正弦荷载和列车荷载下地铁环境振动减振措施数值模拟研究

对地铁列车运行引起的环境振动以及减振措施进行研究,首先,应用 ＡＢＡＱＵＳ数值分析软件,建立有限元－无限元隧道－土耦合模型;然后,在模型中采用单位正弦荷载进行激励,分析地表不同位置的振动加速度幅值;最后,比较了地铁隧道空沟及填充沟在不同列车荷载激振频率、隔振沟 沟深、距离和填充材料等情况下的隔振效果。模拟实验结果表明：空沟的深度对隔振效果的影响很大,深度越深隔振效果越好;对于高频荷载,振动在土体衰减变快,空沟到振源的距离对隔振效果的影响不大;对于低频荷载,空沟到振源的距离增加后隔振效果明显;填充沟的填充材料刚度是影响隔振效果的关键因素,隔振材料刚度越小,其隔振性能越好。同时对实际地铁荷载进行分析,利用实测钢轨加速度获得轮轨间动力作用力,将其施加至有限元模型中,从时域和频域两个角度对比分 析了填充沟的减振效果,验证了填充沟减振措施在实际工程中的适用性。     

地铁列车荷载下类矩形隧道结构动力响应分析

为分析地铁列车荷载作用下类矩形隧道结构的动力响应特性,以郑州地铁8号线郑州东站类矩形盾构段为研究背景,使用MIDAS/GTS NX软件建立三维有限元分析模型,对单车运行与双车交会运行两种工况下类矩形隧道结构的动力响应进行计算分析,得到了类矩形隧道在地铁列车荷载作用下的动力响应规律。结果表明：地铁列车作用下产生的类矩形隧道结构的位移响应和应力响应均较小,隧道结构在地铁列车荷载的作用下是稳定的。地铁列车交会时最大位移发生在衬砌底部,为1.28 mm;在单车运行时,最大位移发生在衬砌行车侧右边,约为0.89 mm。在双车相向行驶时,隧道衬砌左侧的竖向应力响应大于隧道衬砌右侧,其增幅约为26.8%。因此,在地铁运营时期应多对隧道结构左侧行车线下方进行长期的变形监测,以避免在此处发生结构安全问题。     

动荷载下粉煤灰土冻融损伤特性试验

为研究粉煤灰土作为路基填料的动力特性,通过粉煤灰土冻融循环后的动三轴试验,得出了动强度与冻融循环次数的关系,动模量与冻融循环次数的关系及动模量损伤数学模型,与试验对比结果表明:冻融循环次数与初始动模量预测粉煤灰土路基的动力性能指标的变化,模型具有较高的精度.有助于评估冻融循环对粉煤灰土路基使用寿命的影响.     

黄土在地铁列车荷载作用下的临界动应力比及动应变发展模型的试验研究

以黄土地区地铁项目为研究背景,利用20kN电液伺服控制动三轴试验机,对地铁列车荷载长期循环作用下不同类型黄土的动变形分别进行了试验研究,得到了不同类型黄土累积塑性变形的发展规律,提出了确定黄土临界动应力比的新方法,确定了不同类型黄土动应变发展的模型.研究结果表明:干型黄土的临界动应力比大于0.6,湿型黄土的临界动应力比为0.45~0.49,饱和型黄土则为0.22~0.24;拓展的Langmuir模型和经典Freundlich模型分别对于稳定型和破坏型黄土动变形发展的回归分析是有效的,反映了黄土在地铁列车荷载作用下的动变形特性.     

地铁循环荷载作用下上海软土路基的长期沉降计算

采用数值模拟与经验方法相结合,计算地铁循环荷载作用下轨道地基的长期沉降.以人工数定激励力法模拟列车荷载,以FLAC3D软件建立隧道以及周围土体的数值模型,计算第1次加载后模型的变形和应力.分别结合3种不同的经验算法,以分层总和法计算轨道地基的长期沉降,结果表明:3种算法计算得到的长期沉降和年沉降量分布规律相似,均随深度的增大而增大;算法2所得的平均沉降的计算值结果偏大,算法3偏小.     

波浪循环荷载作用下滨海软土水平向动力特性试验研究

为研究海上风电桩基在波浪荷载作用下,产生水平向循环荷载对桩基周围土体动力特性的影响,以唐山地区滨海软土为研究对象,通过室内动三轴试验,研究不同围压、动应力幅值和振动次数条件下对软土水平向动力特性的影响。结果表明:软土水平向动强度随围压增加而增加,随振动次数增加而减小;动应力幅值增大,破坏振次减小;水平向动应变ε_d随振动次数增加变大,且动应力幅值越大,增速越明显,变化规律遵循Monismith模型;动应力幅值改变时,软土水平向动模量变化明显,当围压减小,动弹性模量减小;曹妃甸软土水平向间具有明显的结构性,不同围压条件下,随动应力幅值增加动阻尼比均表现增大趋势。     

固结条件下上海软土微观特征研究

为探讨上海软土固结过程中微结构变化机理,运用高分辨率场发射扫描电镜对上海第四层软土单轴固结过程中不同固结压力水平下的土样进行试验。结果表明:固结加载初期,随着固结压力的增大,软土孔隙比显著下降,土体密实度增大;平均形状系数初期显著增大,孔隙圆滑程度明显上升;孔隙概率熵显著下降,孔隙排列的定向性及有序性增强。固结加载后期,土的微观结构参数随固结压力的变化逐渐趋于平缓。在固结压力的作用下,孔隙的尺度、形态、排列等微观特征显著改变,且微观结构参数能较好地反应宏观力学性能。     

列车动荷载作用下基坑变形规律研究

以南京地铁2号线项目作为背景,使用M idas／G T S建立三维模型,在列车动荷载的作用下对基坑模型进行了动力分析,预测当地铁运行时,列车动荷载对地表土体、基坑围护结构以及对地铁隧道的影响。通过数值模拟分析,研究结果表明列车动荷载对地表沉降以及基坑围护结构的受力与变形影响较小,且沉降趋于稳定,基坑不会发生失稳。     

循环荷载下软土动弹性模量衰减规律研究

为了研究循环荷载作用下软土动弹性模量的衰减规律,通过室内动三轴试验,详细研究了循环荷载作用下初始偏移应力、荷载频率、超固结比以及循环应力比等对软土动弹性模量衰减的影响.试验结果表明,随着应变的增大,不同频率荷载作用下土样的动弹性模量逐渐减小,但频率的变化对动弹性模量的衰减规律影响很小;在相同的动应变水平下,随着初始偏移应力的增加,土体动弹性模量有较大幅度的增加;对于超固结比较大的土体,其动弹性模量衰减较小,超固结比较小的土体,其动弹性模量随应变增大衰减较大.通过对试验结果进行回归分析,得到了软土在循环荷载作用下动弹性模量衰减的经验公式     

周期荷载下软土残余变形的模型试验研究

为研究软土地基在周期荷载下的变形特性,研制和设计了一套周期荷载下模型试验装置。报道了8个模型试验成果,旨在探讨基土的含水量、静力固结荷载、周期加载方式及预剪间歇效应对基土变形特性的影响。推演并验证了周期荷载下残余变形的预测公式,根据试验成果导得了对残余变形发展起控制作用的临界周期荷载比。最后,对基土残余变形发展的机理作了探讨。     

基于NMR和SEM的软土微观结构特征试验研究

软土的含水特性和微观结构是决定其物理力学性质的主要因素. 以南沙软土为研究对象,运用核磁共振和扫描电子显微镜两种微观结构试验方法,获取了软土的弛豫时间T₂谱图和扫描电子显微镜图像,总结了两种软土（淤泥和淤泥质土）的水相分布和孔径分布规律. 研究表明,南沙软土的T₂分布曲线呈双峰型,土中存在两种状态的水分,第一种状态水超过质量的99%,孔隙多、孔径小,孔径分布主要集中在0.1~20 μm的区间. 南沙软土常见的微观结构类型为絮状结构、蜂窝结构和凝块结构3类. 计算了平均孔隙半径、平均孔隙面积、面孔隙率、孔隙形状因子和孔隙分维数等微观结构参数. 最后,对比分析了两种测试方法和应用中需注意的几个问题.     

循环荷载下冻融路基黏土长期塑性行为

采用室内试验的方法,考察了冻融循环次数和应力水平对路基土静剪切强度和塑性变形的影响规律。结果表明：围压降低和冻融循环的累积导致路基土静剪切强度发生衰减,且当动应力水平升高时,路基土的永久变形逐渐由塑性安定向塑性蠕变或增量失稳状态发展。综合分析测试结果,明确了避免冻融路基土永久变形出现失稳状态的临界应力水平和各类型判别准则,提出了考虑围压和冻融循环次数的临界动应力描述公式,并以动应力产生的剪应力与抗剪强度的比值表征剪切作用,建立并验证了适用于冻融路基黏土永久变形的力学-经验模型。本文研究成果可为季冻区路基的稳定及耐久运营予以理论支持。     

冻融荷载下节理岩体的复合损伤模型

针对工程实际中的冻融受荷岩体,以岩石初始损伤状态为参考状态,将冻融与荷载作用引起的损伤视为细观损伤,节理引起的损伤视为宏观损伤,根据Lemaitre应变等效性假设,推导建立考虑宏细观缺陷的节理岩体复合损伤模型.应用该模型分析贯通率和冻融次数分别对岩体力学性质劣化的影响,结果表明:在贯通率一定时,损伤演化曲线随冻融次数的增加而增加,试验与理论峰值强度(或弹性模量)曲线随冻融循环次数增加而降低;在冻融次数一定时,损伤演化曲线与贯通率呈正相关关系,试验与理论峰值强度(或弹性模量)与贯通率呈负相关关系.说明贯通率与冻融次数对岩体的劣化产生一定影响,且饱和试验组受冻融效应较天然试验组力学性能劣化严重.将所建模型计算结果与试验值进行比较,理论曲线与试验曲线吻合良好,验证了所建模型的合理性与有效性.     

列车荷载作用下钢桁梁桥振动响应分析

为研究列车荷载作用下桥梁的动力响应,本文以德龙烟铁路中一孔64m钢桁架桥为研究对象,采用模型实验和软件模拟的方法分别分析研究。根据相似原理进行结构模型设计,测出模型列车以不同速度在模型桥上运行时桥梁指定位置的动态响应,同时采用Midas civil仿真模拟软件,用一种"单点持续激励"的新方法来模拟列车荷载,并将上述两种方法得到的结果进行对比验证。验证结果表明,列车过桥时,桥梁跨中位置处的冲击系数随车速的增加而增大,但在某个车速附近存在异常值,并且车速和冲击系数之间不是严格线性关系。该研究对车桥耦合振动分析有较好的指导意义。     

地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响,基于长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路,针对两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥,建立列车振动荷载下高架桥–地层–既有结构的动力耦合数值模型,分析地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律,以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下,地表沉降值约为水平位移的40%,地层变形以水平位移为主。框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桩基类似,但其绝对值相对较小;不同深度的动力响应特征明显不同,桩顶和框架桥顶板受影响较大。既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大,且在低速区变化幅值较小,80 km/h为列车的最佳运行速度;动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大,轴重相对于速度对动力响应的影响明显。近接距离越小,框架桥的动力响应越大;新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时,需采取加固措施;动力响应随加固区刚度增大而减小,地层模量达到300 MPa后,继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供...     

地铁列车蓄电池紧急牵引研究

文章对地铁列车蓄电池紧急牵引方案进行了分析,对影响蓄电池紧急牵引功能设置的因子进行了详细的论述.为具有应急牵引功能的蓄电池组的选用和牵引系统方案的设计提供了参考.