基于现场测试的列车引起地基振动分析

 对秦沈客运专线列车引起地基振动进行现场测试,通过对实测数据的时频分析,得到一个由轨道不平顺引起的基频。推导考虑轨道不平顺条件下列车动荷载的简化解析解,基于波数有限元理论推导动荷载作用下地基动力响应的柔度矩阵。以现场实测数据为依据,建立列车–轨道–地基振动模型,以推导的列车荷载为输入,计算轨道不平顺条件下列车运行引起的地基振动。分析不平顺幅值、波长以及车速对动态轮轨力的影响;研究层状地基上多轮荷载作用产生的动力响应,讨论车速变化对地基振动的影响。研究结果表明：所提出计算模型可以高效地预测轨道不平顺引起的地基振动;不平顺波长与列车运行速度一定时,轨道不平顺幅值越大,地基振动响应和轮轨作用力越大;不平顺幅值与列车运行速度一定时,不平顺波长越长,地基振动加速度和动态轮轨作用力越小;轨道不平顺波长与不平顺幅值一定时,车速越大振动加速度越大。     

基于2.5维有限元法分析横观各向同性地基上列车运行引起的地面振动

 根据2.5维有限元原理,从横观各向同性土体弹性本构方程出发,推导出横观各向同性土体2.5维有限元弹性波动方程。轨道简化成铺设在横观各向同性地基上的Euler梁。在轨道方向的垂直截面上,将轨道结构和地基进行有限元离散,采用八节点单元,每个节点包含3个自由度,从而使复杂的三维问题转化为平面应变问题,再通过FFT逆变换转换为沿轨道方向三维空间中的时域振动响应。分别基于上海和北京地区的典型土质参数,进行场地动力响应分析。结果表明：列车运行引起的北京地区场地的加速度响应幅值及位移响应幅值均分别大于上海地区场地的加速度响应幅值及位移响应幅值;随着距轨道中心处距离的增加,两地区土体的动力响应频率均衰减到简谐荷载的自振频率周围,反映出横观各向同性土体的滤波作用;应力波在软土层中传播所消耗的能量大于在硬土层中传播;列车运行引起的地面振动衰减曲线会出现反弹增大的现象,其反弹特性及出现的位置与地基土体参数及列车运行速度密切相关。     

层状地基中填充沟对不平顺列车动荷载的隔振效果研究

 建立列车–轨道–地基相互作用模型,将轨道简化为铺设在地基上的欧拉梁,推导轨道不平顺条件下列车荷载的半解析隐式表达式。将填充沟视为地基中的异质体,推导内含异质体弹性半空间的2.5维有限元法表达式。分析列车在低速和高速运行条件下填充沟对不平顺列车动荷载作用下地基振动的隔振效果,分析参数包括沟宽、沟深、沟距及填充料。研究结果表明：列车高速运行时,填充沟的隔振效果较好;增加沟深及沟宽均可增加填充沟的隔振效果;沟前地表出现一定范围的振动增强区,沟深越深,沟宽越宽,振动增强越明显;非刚性材料由于具有较大的材料阻尼作用,在沟前及沟后都有较好的隔振效果。相关成果可为列车产生环境振动的理论分析和工程应用提供参考。     

列车自重和轮轨动力作用力引起的地基振动分析

为了更准确研究高速列车引起的地基振动,提出了车体—轨道系统—饱和土地基耦合分析模型。列车荷载分为两部分:车体轴重和轨道不平顺引起的轮轨动力作用力。车体模拟为一个多刚体系统,并在轮对与轨道之间引入Hertizian线性接触模型来考虑轮轨的动力相互作用。通过车体轮对与轨道接触点位移协调条件,求得轨道不平顺等因素引起的轮轨动力作用力。在忽略土颗粒压缩性与自重的情况下,饱和土体中引入Biot波动理论来描述其动力特性。轨道系统与土体控制方程通过Fourier变换在变换域里进行求解,时域数值结果通过快速Fourier逆变换(IFFT)求得。研究了轮轨激振频率对轮轨动力作用力的影响以及在列车轴重与轮轨动力作用力作用下饱和土体的动力响应,表明轮轨动力作用力对列车荷载引起的周边环境振动有着重要影响,在实际工程中不能忽略。     

公轨共建高架车站车桥耦合振动分析

公轨共建结构体系是一种复合型交通模式,有利于节约城市的土地和构建合理的城市空间资源。公轨共建高架车站作为典型的交通建筑,同时承受汽车和列车的振动荷载。以温州市域铁路S2线的人民路站为例,研究车辆-车站结构系统的耦合振动分析。先假定汽车荷载为连续的移动荷载,忽略轨道不平顺的因素,研究汽车荷载对列车运行的影响;然后考虑轨道不平顺因素,单列车及双列车越行通过车站,忽略上部汽车荷载的影响,研究列车-车站结构系统的振动响应;最后对汽车-列车-车站结构的整体系统进行耦合振动分析,研究汽车及列车分别以不同的速度通过车站时系统的响应,依据规范采用平稳性指标评价乘客对列车运行平稳性的感知程度。研究结果表明,各工况下列车运行的平稳性指标均小于规范规定限值,总体评价为优秀。     

短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-桥梁系统动力特性影响

运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立列车-板式无砟轨道-桥梁竖向振动方程组。分析列车高速运行时,短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-桥梁系统动力特性的影响,并对不同种类不平顺对列车-板式无砟轨道-桥梁系统动力特性的影响进行对比研究。研究表明:短波随机不平顺对车体垂向加速度、钢轨位移、轨道板位移、桥梁位移影响很小;短波随机不平顺对轮轨垂向力、钢轨垂向振动加速度、轨道板垂向振动加速度、扣件竖向压应力、CA砂浆竖向压应力有很大的影响;短波随机不平顺对钢轨最大弯矩、轨道板最大弯曲应力、桥梁振动加速度也有一定的影响。为了降低短波随机不平顺的危害,高速铁路定期打磨钢轨十分重要。     

列车运行引起高架桥群桩基础地面振动分析

采用半解析数值方法分析列车运行引起高架桥群桩基础地面振动,研究合理设计桩基减小地面振动。半解析数值模型包括列车–轨道模型、高架桥模型、群桩模型。列车轨道模型中采用多质点弹簧–阻尼模型模拟列车,采用美国功率谱描述轨道随机不平顺,使用Euler梁模拟钢轨,采用Hertzian非线性公式描述轮轨接触,采用振型分解法求解轮轨作用力。铁路高架桥采用弹性支座简支梁模拟,采用传递系数矩阵和群桩影响因子分析桥墩下群桩的动力阻抗,根据桥墩的动力平衡方程求得桥墩–地基相互作用力,采用Green函数求得弹性半空间地面振动。研究铁路高架桥下群桩参数对地面振动的影响,分析不同桩长、桩直径、桩间距和轨道不平顺条件下地面振动速度1/3倍频程的大小。结果表明:轨道不平顺对桥墩作用力有较大影响,对小于6 Hz的地面振动影响较小,对大于6 Hz的地面振动影响较大。合适调整桥梁跨度与车速组合可减小地面振动。车速小于260 km/h时,桩径对地面振动影响较小;车速大于260 km/h时,增加桩径可减小地面振动。适当增加桩间距可避开振动增大区、减小地面振动随车速的增加。合理设计桩长可减小地面振动的增大区域。     

秦沈客运专线路基振动测试分析

利用环境激励与列车荷载激励,对秦沈客运专线路基振动进行测试,通过频谱分析,得到了列车荷载作用频率、路基自振频率与列车荷载作用下路基振动频率,分析了路基振动频率及振动加速度与列车速度的关系。结果表明,列车荷载作用下路基振动与路基自振频率与列车速度密切相关,在一定列车速度下路基振动加速度达到最大值。     

基于2.5维有限元法分析横观各向同性地基上列车运行引起的地面振动

根据2.5维有限元原理,从横观各向同性土体弹性本构方程出发,推导出横观各向同性土体2.5维有限元弹性波动方程.轨道简化成铺设在横观各向同性地基上的Euler梁.在轨道方向的垂直截面上,将轨道结构和地基进行有限元离散,采用八节点单元,每个节点包含三个自由度,从而使复杂的三维问题转化为平面应变问题,再通过FFT逆变换将转换为沿轨道方向三维空间中的时域振动响应.分别基于上海和北京地区的典型土质参数,进行场地动力响应分析.结果表明:列车运行引起的北京地区场地的加速度响应幅值及位移响应幅值均大于上海地区场地;随着距轨道中心处距离的增加,两地区土体的动力响应频率均衰减到简谐荷载的自振频率周围,反映出横观各向同性土体的滤波作用;列车运行引起的地面振动衰减曲线会出现反弹增大的现象,其反弹特性及出现的位置与地基土体参数及列车运行速度密切相关.     

快速地铁列车荷载下软土地基沉降数值模拟研究

地铁列车荷载作用下软土地基会产生沉降,如工后沉降和不均匀沉降等,影响其使用性能和使用寿命。为研究不同速度地铁列车荷载作用下软土地基的沉降特性,采用有限元软件ABAQUS建立三维动力有限元模型,对比分析了常规时速(80 km/h)和较快时速(120 km/h)下土体的沉降规律,并结合理论经验修改公式预测地铁运营工后沉降量。研究结果表明:列车运行速度越大,隧道下卧土体的波动越大,沉降曲线轮轨分布现象越明显,地表沉降槽的横向影响范围也越大,约为隧道轴线两侧各4.5倍隧道直径,但其工后沉降随地铁行车速度的增大而减小;在快速地铁列车荷载作用下土体竖向沉降的影响范围为3倍隧道直径;线路运营后一年沉降量约为57mm,占累积沉降量的30%,20年后的累计沉降量约为190 mm。     

利用重庆主城区铁路枢纽运行市郊铁路的探讨

在分析国内外利用干线铁路运行市郊铁路发展现状的基础上,结合重庆主城区铁路枢纽规划及轨道交通发展规划,提出利用铁路枢纽环线的富余运能发展市郊铁路的设想。将市郊铁路纳入城市轨道交通系统中统筹考虑,充分发挥铁路枢纽在城市轨道交通中的作用,构建一体化的轨道交通系统。     

高速铁路与非高速铁路的差异

结合目前实际情况，从速度、列车类型、轨道结构、桥梁所占比重、安全防护等方面入手，详细叙述了高速铁路与非高速铁路的差异，并作了简要分析，从而为高速铁路的进一步发展奠定了基础。     

铁路既有线改建及近距离修建二线防护技术

通过具体工程实例详细介绍了铁路既有线改建及近距离修建二线防护技术,包括钢管桩防护、钢轨桩防护、钢便梁防护和纵横抬梁防护等,以确保施工中既有线的安全运营.     

煤炭工业铁路路基常见病害的预防和整治

介绍了煤炭工业铁路路基病害常见的几种形式,分析了路基病害的发生原因,提出了预防路基病害发生的措施,简要介绍了煤炭工业铁路常用的几种处理路基病害的方法,以减少路基病害的发生,保证铁路运输的安全运行。     

阜阳至六安铁路新建线路局部方案研究

结合阜阳—六安铁路新建线路局部方案研究实例,提出了注意与各规划的配合并及时报批、环保选线、综合考虑土地利用、以人为本及从全费用的角度来考虑方案选择等建设性的指导意见。     

新建准高速铁路——秦沈客运专线无缝线路铺轨机的应用

介绍了国内外无缝线路施工的主要方法，对ＰＫ１－２０ＥＳ型铺轨机 、ＳＶＭ１０００及ＳＶＭ１０００Ｓ型铺轨机以及ＴＣＭ６０型铺轨机施工方法作了比较，并结合秦沈客运专线无缝线路施工对ＮＴＣ长钢轨铺设作徐了较详细介绍。     

山区铁路站场设计的几点体会

本文从叙大铁路站场设计入手,根据山区铁路站场设计特点,提出山区铁路站场设计的几点体会。     

盘锦港疏港铁路线路方案选择

以盘锦港疏港铁路为例,介绍了铁路选线的基本过程,指出铁路方案的选择应结合区域经济、铁路路网、城市规划、沿线交通、工程投资等进行研究,从而确定最优方案。     

铁路遗产的内涵与价值评判

通过对铁路遗产相关概念的剖析和铁路遗产自身的特点,对铁路遗产进行了系统性的定义和解读。运用比较研究,得出铁路遗产的特征、类别和价值内涵,从而提出铁路遗产概念的核心内容。