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。     

特征值法在软岩巷道围岩变形形态分类中的应用

通过对变形曲线的分析，提出了研究围岩变形规律的特征值法，根据大量实测曲线中几类特征值离散性小的特点，介绍了该法在围岩变形形态分类中的应用。     

同时起爆单排炮孔等效均布荷载的计算方法

针对钻孔爆破数值模拟过程中爆破荷载的计算与施加问题,对单排同时起爆炮孔的等效均布荷载计算方法进行了研究。通过理论分析和文献对比,发现许红涛提出的等效均布荷载计算方法存在理论错误。为此,通过对圆孔壁上的径向均布压力的分解与合成,推导了2个相邻炮孔远区介质中垂直于炮孔连线方向的均布应力的计算公式。通过建立脉冲荷载分别作用于含炮孔和无炮孔的长柱有限元模型,对计算模型与许红涛计算模型进行了对比。对比结果表明：当在含炮孔模型的每个炮孔壁上施加峰值为4280 MPa的均布脉冲载荷时,模拟得到炮孔远区指定单元中径向荷载峰值约为120 MPa;当在无炮孔模型平整端面上施加等效均布荷载时,采用计算方法施加的等效均布荷载峰值为111 MPa,模拟得到指定单元中径向荷载峰值约为110 MPa;采用许洪涛计算方法施加的均布载荷峰值为729 MPa,指定单元中径向荷载峰值约为725 MPa。用许红涛模型模拟得到的测点应力峰值是正确解的6倍左右,而用本文模型得到值略低于正确解10%左右。因此,本文提出的炮孔等效均布荷载模型具有更高的计算精度,可用于炮孔远区复杂爆破荷载的近似计算。     

钢轨脱碳层对轮轨瞬态滚动接触行为的影响分析

采用显式有限元法建立考虑钢轨脱碳层的三维轮轨瞬态滚动接触模型,将轮轨真实三维几何、材料非线性和车辆—轨道高频动力作用充分考虑在内,采用"面-面"接触算法于时域内重现了车轮在带脱碳层钢轨上的瞬态滚动接触行为,得到了随时间变化的法、切向接触解。对比发现,屈服应力较低的脱碳层会增大钢轨表层的塑性变形,使得轮轨接触斑和黏着区增大,而最大法、切向接触应力和摩擦功相应降低;厚度有限(一般小于1 mm)的脱碳层对接触斑形状与尺寸的影响可忽略,但对接触应力、黏滑分布和摩擦功的影响不可忽略。脱碳层增厚会加大表面数层单元的总塑性变形,但第一层单元的塑性变形会因变形的再分布而稍稍变小。脱碳层的纵向不连续会使轮轨力、接触应力均在边界上呈现重要变化,车轮由带实测脱碳层钢轨滚入无脱碳层钢轨时,法、切向轮轨力会出现幅值分别为0.32和1.14 kN的动态力,相应的最大法、切向接触应力和摩擦功较脱碳层钢轨上的稳态值分别增加4.42%、19.71%和83.19%。某些条件下,这些突变或可引发不均匀磨耗,进而导致原本平顺的轨面上出现几何不平顺。     

铁路运输系统中若干急需解决的问题

正铁路运输已近两百年历史,虽然经历大起大落发展阶段,但至今仍然是全世界的主要运输方式之一。在能源和环境问题日益突出的21世纪,由于铁路运输相对其他交通方式具有诸如运量大、速度快、安全、舒适、准时、绿色、受环境气候制约小等优势,再次迎来其发展的高潮。我国现有普速铁路(200 km/h以下)10万多km;城市轨道交通总里程4 000多km(主要轮轨交通制式),2020年将达6 000多km,全国近50个大     

粉煤灰作壁后充填材料的配比试验

壁后充填是在煤矿井下巷道中,支架后与围岩的空隙中注入充填材料。它要求充填材料具有一定的强度特性、压缩性和胶凝性。壁后充填过去多以水泥为主料或石膏为填料,成本较高;以砂石为填料,作用效果差。本文研究粉煤灰作为充填材料的可行性。不同的支护目的对填料的强度特性提出了不同的要求。德国一般要求高强度,28d 最小强度大于20MPa;英国则要求24h 强度大于1.0～1.4MPa,最终强度为6.9～10.3MPa。根     

深部巷道底鼓变形规律及其注浆治理

深部巷道底鼓的原因主要在于巷道附近的高应力场和软弱的底板岩石,水也是影响深部巷道底鼓的主要因素。本文根据淮南矿务局谢—矿—780m水平运道的实际资料,分析深部巷道底鼓变形的特点,从岩石物理化学性质和水理性质分析入手,探讨碱液灌注治理底鼓的原理和可行性。     

车辆轨道关键参数对高速铁路钢轨波磨发展的影响

基于轮轨垂向动力学、轮轨滚动接触理论以及磨耗理论建立高速铁路无砟轨道钢轨波磨发展的理论计算模型,并发展出相应的数值仿真方法。其中轮轨垂向动力学模型包含高速车辆和高速铁路无砟轨道模型;采用Hertz接触理论和Carter二维轮轨接触理论计算轮轨切向力;利用摩擦功磨耗模型计算钢轨表面的磨耗。利用数值仿真再现了高速铁路钢轨波磨的演化过程,以此来研究车辆一系悬挂刚度以及悬挂阻尼,轨道扣件刚度、扣件阻尼以及钢轨硬度对高速铁路钢轨波磨发展的影响规律。结果表明:文中模拟所得的钢轨波磨波长特征与高速铁路上的波磨调查结果相符;较小的车辆一系悬挂刚度,适当的一系悬挂阻尼和扣件刚度,以及较大的扣件阻尼和钢轨硬度有利于抑制高速铁路钢轨波磨的发展。