- 叶阳升;程爱君;张千里;
针对我国铁路改良土路基设计和施工缺乏相关标准,根据国内外有关资料以及现场施工中出现的问题,从改良土的强度随时间变化的特性出发,对改良土路基的设计及压实指标进行研究。提出改良土路基的标准设计强度应以控制路基面的变形为准,并考虑路基处于不利气候条件和施工时的强度损失,对设计强度作相应提高;建议改良土强度采用改良土养生7 d的饱和无侧限抗压强度,并考虑延迟压实的影响,留有一定的安全储备;为了确保路基压实质量检测的快捷性、有效性及可控性,建议改良土路基的压实指标采用压实度和改良土掺入料的掺入量,并且在压实度的计算中采用与现场施工等时的室内最大干密度。
2008年02期 No.98 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 237K] - 段东明;沈宇鹏;许兆义;王连俊;
青藏铁路安多试验段位于青藏高原腹地多年冻土区内,地形成10°~20°的斜坡。地层条件为粉质黏土、含土冰层和泥岩。路基设计时采取了3种工程措施确保斜坡路基的稳定。在试验段内设置3个测试断面,其中在热融滑塌区内2个,区外1个。每个断面布置6个测温孔、4个冻胀板、4根竖向测斜管。对2004至2006年共3年的监测数据分析可知:路基填筑后形成的人为上限改变了天然边坡的水文条件;水平位移主要发生在人为上限以上的土体,其界面为潜在滑移面。利用极限平衡法进行斜坡路基稳定性计算,结果表明,没有设置土工格栅的冻土斜坡路基在达到最大融化深度时,其稳定性系数最小。
2008年02期 No.98 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 746K] - 孙学先;赵进忠;
通过对青藏铁路清水河地区拼装式涵洞地基温度和沉降的观测,研究多年冻土区拼装式涵洞现浇混凝土基础对冻土的热扰动影响、地基的回冻规律和冻土人为上限的变化特征,分析涵洞结构随地基冻胀、融沉产生的变形。经过2个冻融周期的现场测试和研究表明:青藏高原清水河细颗粒高温多年冻土区涵洞基础施工的时间若选在10月下旬,明挖基坑及现浇基础混凝土对基底以下多年冻土的影响深度为1.1~1.3 m,施工扰动、融化后的冻土地基回冻时间为45~50 d,涵洞基础施工2年后多年冻土地基人为上限上升了1.0 m左右,冻土上限沿涵洞中轴线在其中部上升大,两端上升较小,这说明涵洞路基和涵洞具有保温隔热的作用;涵洞建成1年后地基沉降大部分已发生,且2年中涵洞地基的不均匀沉降基本稳定。
2008年02期 No.98 12-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K] - 叶四桥;陈洪凯;唐红梅;
为克服传统刚性拦石墙截面大、场地适宜性差、抗冲击能力有限的不足,提出一种半刚性拦石墙结构。该结构以桩板体系为主要受力构件,背后填筑缓冲土堤,在有效增强结构抗冲击力能力的同时,保证结构体系布设的灵活性和场地的适宜性。半刚性拦石墙的布设应在对陡崖沿线所有代表性剖面落石运动路径预测和弹跳高度计算的基础上,结合现场地形情况,优选坡度缓、落石弹跳高度小、运动速度小、远离被保护对象的位置,其走向延伸长度选取保护区段长度加5~10 m长的安全储备,有效拦截高度选取走向沿线各计算剖面落石最大弹跳高度加1 m高的安全储备。改进了落石冲击力计算方法,并以落石对缓冲土堤的冲击力和土压力为荷载依据进行半刚性拦石墙的结构设计。
2008年02期 No.98 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K] - 高成雷;凌建明;
在分析静力压桩过程的作用机理和数值模拟关键力学问题的基础上,选用某实际工程的层状地基条件,建立单根预应力高强混凝土管桩压桩过程的有限元分析模型,进行层状地基条件下桩周挤土压力和水平位移的数值分析,并与平面应变条件下圆孔扩张解析法比较。数值分析结果表明,层状地基条件下,桩周土弹性区水平位移受深度效应和土层性质影响不明显;同一土层的桩周径向压力均随深度增加而增大;在软硬土层交界处,桩端接近硬层底时桩周压力显著减小,桩端接近软层底时桩周压力显著增大;平面应变条件下,应用圆孔扩张法求解浅层地基弹性区土体水平位移时计算结果偏大,求解桩周压力时计算结果显著偏小。
2008年02期 No.98 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K] - 肖守讷;阳光武;张卫华;赵永祥;
通过蒙特卡罗方法得出高斯随机过程的相位概率分布类型,运用傅立叶变换进行时域信号的谱密度估计。基于时域采样原理,提出谱密度函数在频域内的采样方法,并利用傅立叶逆变换由谱密度函数得出轨道随机不平顺,使其符合时域分析的需要。仿真结果显示:高斯随机过程的相位符合均匀分布;轨道随机不平顺的模拟结果与频率下限和上限有很大关系,小的频率下限模拟结果表现为宽带波形,大的频率下限模拟结果表现为窄带波形,且频率上限越大,模拟结果中叠加的高频小幅成分越多。通过选择适当的模拟参数,可以使轨道随机不平顺的时域仿真结果与实测结果和频域仿真结果较好相符。
2008年02期 No.98 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K] - 罗雁云;李振廷;
通过建立无缝线路轨道胀轨臌曲理论模型,分析无缝线路胀轨时的位移变化规律,研究温度力作用下无缝线路轨道臌曲的变化特征以及轨道参数对其的影响。轨道结构存在着稳定区、胀轨可能发生区、胀轨发生区以及反映臌曲变化特征的胀轨临界轨温点和安全临界轨温点。研究结果表明:理论模拟与试验结果有着比较好的一致性和吻合性;随着轨道扭曲刚度的增加,胀轨临界轨温和安全临界轨温均相应增加,且对安全临界轨温的影响幅度更大;轨道竖向刚度则对胀轨临界轨温的影响大于对安全临界轨温的影响。轨道纵向阻力对轨道的胀轨临界轨温影响不明显;随着轨道横向阻力增大,胀轨临界轨温增加的幅度要大于安全临界轨温增加的幅度。因此,保持轨道有较高的横向阻力对防止轨道臌曲极为重要,尤其在曲线轨道上更为突出。
2008年02期 No.98 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K] - 龚增进;柯在田;陈松林;杨宜谦;李国顺;高芒芒;
在陇海线郑徐段200 km.h-1提速区段上对5座涵顶填方厚度为0.52~0.85 m的涵洞,采用160km.h-1提速列车分别在其上、下行线(上行铺设弹性轨枕,下行铺设普通轨枕)拉锯运行,实测和分析车辆、轨道、涵洞和路基动力响应的各种参数,并仿真分析200 km.h-1提速列车通过涵洞时的动力学性能。结果表明:在路基状态良好、道床厚度为30 cm以上时,不管铺设弹性轨枕与否,均能满足200 km.h-1提速列车运行安全性、平稳性和乘坐舒适性的要求;在填方厚度不足1.2 m的涵洞区段,枕下支承刚度存在不均匀现象,其程度受路基状态、涵洞跨度及结构形式的影响,路基状态良好地段的不均匀现象不明显,反之则比较突出;铺设弹性轨枕可调整枕下支承刚度,降低道床振动加速度,但轨枕垂向位移、振动加速度以及钢轨动弯应力有所增大;涵顶的填方厚度能够有效降低涵顶的振动幅值和动力系数,而弹性轨枕对涵顶的振动幅值和动力系数基本没有衰减作用。
2008年02期 No.98 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K] - 李晓宇;习年生;周清跃;
采用ANSYS软件,仿真研究不同线路条件下轮轨接触位置变化对钢轨踏面斜裂纹扩展行为的影响。分析表明:轮轨接触位置沿纵向仅在距离钢轨踏面斜裂纹左右各1/4跨距范围内对斜裂纹扩展有突出影响,其余位置影响很小,可以忽略。在直线线路,当轮轨接触位置位于轨顶面中央时,钢轨踏面斜裂纹以Ⅰ-Ⅲ型的复合型方式扩展为主,扩展缓慢;偏离轨顶面中央5 mm时,钢轨踏面斜裂纹则以Ⅰ-Ⅱ型的复合型方式扩展为主,在踏面以下4 mm内可能发生水平转向,5.8~12 mm内容易发生横向转向。在800 m曲线线路外股,当轮轨接触位置偏离轨顶面中央16.5 mm时,钢轨踏面斜裂纹以Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型的复合型方式扩展为主,而且比直线线路扩展迅速;在踏面以下2.1~4.8 mm内,斜裂纹可能发生水平转向,而一旦扩展至更深位置时很可能会保持初始角度扩展下去。
2008年02期 No.98 44-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 278K] - 荣振环;张玉玲;刘晓光;
武汉天兴洲桥是特大型公铁两用斜拉桥,其公路桥面采用了正交异性板的构造形成。运用有限元分析软件ANSYS和焊接疲劳试验方法,对正交异性板关键焊接部位(槽型闭口肋嵌补段对接处及闭口肋与横梁焊接处)的疲劳性能进行研究。采用ANSYS建立模型,用公路荷载标准进行桥面板应力分析,确定最不利荷载位置,进而计算得到正交异性板槽型闭口肋嵌补段对接处及闭口肋与横梁焊接处的最大应力幅分别为28.6和39.66 MPa。疲劳试验结果表明,焊缝的焊趾是薄弱环节。由疲劳试验得出的槽型闭口肋嵌补段对接焊缝及闭口肋与横梁或横隔板连接焊缝的疲劳容许应力幅分别为89.31和49.14 MPa,大于有限元计算得到的最大应力幅,说明正交异性板关键部位的疲劳性能符合要求。
2008年02期 No.98 48-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 422K] - 张晔芝;
针对下承式钢桁半结合桥横梁的面外弯曲和混凝土桥面板受拉的问题,以64和96 m下承式钢桁半结合桥为例,对3种现浇混凝土板施工方法桥面系的受力状态进行计算和分析比较。结果表明:采用由跨中向两端逐个节间固联纵、横梁后再浇筑混凝土板的方法,可使横梁的面外弯矩大幅度减少。据此提出预制板不设纵梁和待混凝土预制板全部上桥就位并释放横梁面外弯曲后再固联纵梁与横梁的2种施工方法。采用这2种施工方法可以基本消除一期恒载作用下横梁的面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力,如果再加上压重等措施,则可进一步消除或减少二期恒载和活载引起的横梁面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力。
2008年02期 No.98 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 697K] - 程东辉;郑文忠;
用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋替代高强钢筋作预应力筋,用普通钢筋作非预应力筋,可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。为解决CFRP筋锚固问题,在XM夹片锚具与CFRP筋间设置2个一定长度的半圆钢管,通过填充于2个半圆钢管与CFRP筋间的环氧树脂,将张拉及锚固时锚具的夹持力较均匀地分布给夹持区的CFRP筋。根据综合配筋指标的不同,设计和完成了4根以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通Ⅱ级钢筋作非预应力筋的无粘结部分预应力混凝土简支梁试验。试验表明:试验梁的平均裂缝间距仅与非预应力筋直径、有效配筋率及混凝土保护层厚度有关,与无粘结CFRP筋的配置无关。使用阶段按应力增量类比,将无粘结CFRP筋等效为有粘结非预应力筋的换算系数,取为0.35;裂缝分布不均匀系数为1.31;给出计算结果与试验结果吻合良好的裂缝宽度及刚度计算公式;获得了这类梁中无粘结CFRP筋极限应力增量随综合配筋指标增大而线性减小的变化规律,进而基于力的平衡提出了这类梁正截面承载力计算公式。
2008年02期 No.98 59-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K] - 王辉;方兴;白玲;曾志斌;史志强;史永吉;
大规模索支撑桥梁钢塔建设的难点之一是钢塔拼装的精度控制。为使钢塔拼装精度满足设计要求,针对钢塔节段的制造和预拼,依据6D最小二乘法原理及高斯误差累积传递理论,开发任意形状塔柱的钢塔预拼计算机三维仿真技术。该技术解决了由于场地限制而不能进行全塔预拼精度验证的问题,可以识别钢塔节段几何特征并给出单节段制造误差,实现钢塔柱3D预拼和整体预拼线形的计算,在控制参数超标时给出警告,减少误差的积累,有效指导塔柱节段的机加工。该技术在南京三桥钢塔的节段制造和预拼的成功应用,确保了南京三桥钢塔拼装精度达到设计要求。
2008年02期 No.98 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K] - 曾国华;董聪;
结构损伤识别采用传统优化模式时,需要进行结构动力特征方程分析和动力参数灵敏度计算,求解过程复杂。从结构损伤演化的物理过程和测试误差角度出发,提出同步优化模式。以结构的损伤系数和动力参数为设计变量,将损伤系数在损伤状态与初始状态间的欧拉距离定义为目标函数,将结构动力特征方程及模态正交规格化条件转化为设计变量的等式约束,隐式动力参数约束简化成设计变量本身的界限约束。同步优化模式的算例识别表明,同步优化模式能够准确识别噪音下的结构单损伤和多损伤,且有着较好的收敛性能。整个求解过程无需进行结构动力特征方程的分析和动力参数灵敏度的计算,求解效率很高。
2008年02期 No.98 72-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K] - 张继春;宋小林;郭学彬;肖正学;
利用有限元LS-DYNA3D程序,分析深孔爆破时岩体中软弱层内的爆腔半径随软弱层厚度、倾角、炮孔直径、装药量和装药量长径比的变化规律。结果表明:软弱层厚度≥5 cm时,爆腔形状近似为圆柱形;软弱层厚度不变时,爆腔半径随炮孔直径和装药量的增加呈幂函数规律增加;在相同炮孔直径和装药量条件下,爆腔半径随软弱层厚度的增加而线性增加,且增幅逐渐减小;爆腔相对半径随装药量长径比的增大而增大;爆腔半径随软弱层与炮孔轴线夹角(锐角)的减小而减小,且减幅逐渐减小,但软弱层垂直于其中性面的位移却随之增加,夹角为50°时该位移达10 cm;在装药段长度内,软弱层位置对爆腔的形状和尺寸的影响很小,爆腔半径的最大相对变化仅为1.2%。
2008年02期 No.98 77-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K] - 王树栋;刘开云;
长大隧道软弱围岩段施工大变形预测是保证长大隧道施工安全和工程质量的重要措施。结合宜万铁路堡镇隧道工程,运用BP神经网络和遗传算法进行长大隧道软岩段施工大变形预测。采用遗传算法自动搜索使BP神经网络训练效果最优的网络参数,形成能够反映变形与时程高度非线性和不确定关系的GA-BP算法,建立预测智能模型。将预测时间点输入此智能模型,由BP神经网络优异的泛化性能获得该时间点的变形预测值。堡镇隧道应用结果表明,GA-BP算法具有很高的预测精确度,对连续5 d隧道变形预测的最大误差仅为6.68%,完全满足长大隧道软岩段施工大变形预测的需要。
2008年02期 No.98 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K] - 耿志修;李学峰;张波;
针对大秦线的实际情况,通过建立重载列车运行仿真计算模型,研究大秦线不同编组重载列车的牵引、制动等技术参数,为大秦线组织重载列车试验、制订合理的操纵方法和保证列车安全、可靠、正点、高效、节能运行提供技术依据。仿真计算表明:采用LOCOTROL技术,运用合理的操纵方法,按照SS4型机车(1+2+1)和(4×5 000 t)编组方式以及HXD1机车(1+1+0)编组方式牵引2万t组合列车,均能够满足大秦线运行时分以及长大下坡道对循环制动再充风时间的安全性要求。采用HXD1型机车(1+1+0)编组方式牵引2万t列车的最大纵向力比SS4型机车(1+2+1)编组方式的稍大,紧急制动最大纵向力一般在2 000 kN以下,常用全制动最大纵向力为1 000 kN左右,均有一定的安全裕量。仿真计算结果与实际试验结果相吻合,为大秦线成功开行2万t级重载组合列车提供了技术支持。
2008年02期 No.98 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K] - 曾京;邬平波;
建立考虑抗蛇行减振器和二系横向减振器橡胶节点刚度的铁道客车横向振动系统数学模型,通过变量变换得到便于数值积分求解的客车系统运动微分方程组,给出线性和非线性临界速度的近似计算方法。以1辆高速客车为例,比较考虑和不考虑减振器橡胶节点刚度情况下客车系统在直线和圆曲线轨道上临界速度的差别,重点研究抗蛇行减振器和二系横向减振器的橡胶节点刚度对客车系统临界速度的影响。结果表明:抗蛇行减振器橡胶节点刚度对客车系统临界速度有一定影响,而二系横向减振器橡胶节点刚度对客车系统临界速度的影响较小;直线轨道上客车系统的线性和非线性临界速度大于曲线轨道上的值,且线性临界速度高出的值更大些;客车系统在直线轨道上的线性临界速度与非线性临界速度的差值也大于曲线轨道上的值。
2008年02期 No.98 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K] - 周张义;李芾;傅茂海;
针对铁道机车车辆强度计算中广泛存在的各向同性材料结构线性静力有限元分析问题,根据弹性有限元理论进行公式推导和用有限元实例进行计算验证,着重研究有限元计算中弹性模量、泊松比等材料参数对计算结果的影响,得出2类位移边界条件下弹性模量与计算结果间的简单关系。由公式推导过程及分析结果表明,有限元计算能否最大程度地反映结构在实际运用中的承载响应,除材料参数的选取外,更重要的在于合理确定结构有限元模型的离散质量及边界条件。对于铁道机车车辆上的一些传力及承载结构,为了使计算结果在局部及整体能够符合实际情况,必须使用弹性边界元为计算模型提供弹性位移边界。
2008年02期 No.98 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 197K] - 朱金陵;李会超;王青元;龙胜;
为研究列车节能控制问题,采用带有非线性约束的微分方程描述列车运行过程,用牵引力积分形式描述节能优化目标,并将最大值原理应用于模型求解。在确保安全运行、满足线路限速约束、机车性能约束和运行时间约束的条件下,充分利用线路坡道,以能量消耗最小为控制目标,得到列车优化控制的策略。针对由于模型奇异性而使控制策略还不能确定出列车所有工况转换点的问题,结合列车操纵经验给出列车节能控制算法。在列车运行仿真平台上验证了优化控制方法与算法的正确性。
2008年02期 No.98 104-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 245K] - 桂勋;谭永东;钱清泉;
研究构建自律分散式铁路运营调度系统仿真平台的关键技术。为保证系统的稳定性,必须实现控制中心可靠地漂移。控制中心漂移分为被动切换(主备切换)和主动切换(子站向控制中心申请成为控制中心)2种方式。采用集中式快速分布式选举算法进行决策计算。为保证系统的可靠性,设置2个不同的时钟线程,分别对中间件进程和仿真平台进程进行监视。远程车站有本地和远程2种工作模式。子站远程模式切换的原理是子站通知控制中心后,双方交换子站输出信号的控制权限。系统中的控制信息传输是基于组播方式的。子站在本地控制模式下,采用组播通信技术使控制中心即时刷新信息;而在远程控制模式下,则是采用网络中间件提供的点对点通信为辅,组播通信为主的技术组合方案。为保证分散系统中数据的一致性,采用对象状态信息刷新时间间隔按指数递增的算法。构建的自律分散式动态控制系统仿真平台具有在线可扩展性、在线容错性和在线可维护性。
2008年02期 No.98 109-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K] - 许伟;杨励雅;秦燕燕;张楠;
针对列车调度指挥系统在开通天津集中台的过程中,出现的列车运行阶段计划调整方案不能满足调度指挥要求的问题,研究天津集中台列车运行阶段计划自动调整方案。天津集中台管辖车站多,车站间环状相连,连接方向多,列车走行径路有300多条。为此,建立以列车优先级别、列车追踪间隔时间、列车区间运行时分、列车起停车附加时分、车站股道接车能力、旅客列车最早发车时间和列车固定停站时间为约束条件,以列车加权晚点总时间最小为目标函数的调整模型。采用动态规化算法进行求解,设计相应的算法步骤,并以天津集中台天津(临时)至下直通场间的车站为例进行验证。计算结果表明:采用上述模型和求解算法进行列车阶段计划调整,能够快速给出列车运行阶段计划的调整方案。该方法在天津集中台已经得到了应用。
2008年02期 No.98 114-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K] - 王世东;郑力;张智海;刘书成;
根据编组站实际作业流程,将阶段计划自动编制问题分解为配流计划、解体/编组计划、到发线运用计划3个自动编制子问题,分别建立数学模型并求解。配流计划模型是在满足列车编组要求的前提下,以中转车组在编组站的总停留时间最少为目标,确定出发列车从站存车以及本阶段到达列车中所获得的车流来源。解体/编组计划模型是在车组配流完成后,以晚点列车总数量最少为目标,确定列车的解体/编组次序。到发线运用计划模型是在当前股道的配置条件下,以能够完成接发列车数量最多为目标,合理安排图定列车的接发。通过将3个模型合理地衔接,实现编组站阶段计划的自动编制。采用所提出的3个模型建立的编组站计算机辅助决策支持系统,目前已在乌鲁木齐西站实施应用。
2008年02期 No.98 120-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 320K] - 汪波;魏玉光;杨浩;高咏玲;
在编组站货物列车定点集结模式下,车列集结结束、安排不同列车出发属于周期事件安排问题。根据周期事件安排问题(PESP)理论,充分考虑车站作业能力及区间能力约束,将各列车发车时间点及相互间的周期约束用周期约束图表示。根据实际生产需求,以有利于机车周转、尽可能均衡分配发车时间点为目标函数,建立货车定点发车时刻表模型。选择合适的周期约束图生成树,根据PESP有解的充分必要条件,设计求解该模型的遗传算法。以丰台西编组站京广方向车流为例,利用建立的模型和遗传算法进行求解。计算结果表明:选择合适的生成树构建基本圈组,有利于降低模型求解的复杂程度;通过加入有可行解的充分必要条件,能够有效减少模型的求解时间;可以得到货物列车定点出发时刻表、平均集结车小时和出发列车平均编成辆数。
2008年02期 No.98 126-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K] - 王都;闫海峰;谭云江;
数量调配和网络配流是铁路冷藏车空车调整的2个核心问题。在对问题进行抽象描述的基础上,建立了铁路冷藏车空车调整协同优化模型,将空车调整径路与数量两者统一到同一个模型中,实现两者整体上的优化。通过约束条件分析,在不改变铁路冷藏车空车调整问题协同优化性质的前提下对模型进行简化,将非线性模型转化为线性模型,设计相应的蚁群算法(ACO),并对算法复杂度进行分析。通过理论分析和实际算例分析表明,ACO算法易于利用计算机实现,对求解铁路冷藏车空车调整问题具有优势。
2008年02期 No.98 131-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K] 下载本期数据