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分级变围压条件下粉土路基填料回弹模量试验研究
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作者 陈有为 冷伍明 +4 位作者 徐方 张期树 董俊利 聂如松 杨奇 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期625-635,共11页
新型预应力路基通过施加水平预应力,改善路基土的围压状态,可达到路基加固或路基病害整治的目的。为探究水平预应力对粉土路基填料回弹特性的影响,开展同一试样分级变围压的系列循环动三轴试验,研究该条件下粉土填料回弹模量的变化规律... 新型预应力路基通过施加水平预应力,改善路基土的围压状态,可达到路基加固或路基病害整治的目的。为探究水平预应力对粉土路基填料回弹特性的影响,开展同一试样分级变围压的系列循环动三轴试验,研究该条件下粉土填料回弹模量的变化规律,并提出了相应的回弹模量经验预测模型。试验结果表明:分级增大围压不仅可提高粉土填料的回弹模量,还可改善试样的应力状态,使原本常围压下呈塑性破坏的试样最终转变为弹性稳定状态。每次分级增长围压均会引起试样回弹模量的瞬时骤增,而后其值随动荷载作用振次逐步趋于稳定。分级变围压的振次间隔会影响试样回弹模量的稳定值,且振次间隔越小,试样回弹模量的稳定值越高。就稳定型试样而言,低动应力水平下增大围压引起的试样回弹模量增幅大于高动应力水平的试验工况。分级增大围压对试样回弹模量的增益效应并不能补偿含水率增加带来的负面影响。基于试验结果,改进现有回弹模量预测模型,提出了综合考虑路基土动应力状态和应力历史的回弹模量预测模型,并对分级变围压加载下稳定试样的回弹模量进行预测,取得了良好的预测效果。研究结果可为进一步揭示水平预应力加固路基的效果和机制提供参考,同时对预应力路基的设计具有重要指导意义。 展开更多
关键词 粉土路基填料 回弹模量 分阶段变围压 动三轴试验 影响因素
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新型预应力路基的静动载试验系统及应用分析
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作者 徐方 吴其长 +3 位作者 董俊利 冷伍明 张期树 杨奇 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4520-4531,共12页
为深入研究静力加载与列车循环动荷载作用下新型预应力路基的工作性状,研制缩尺预应力路基模型试验系统(包括相似设计、模型箱构建、路基模型填筑、轨道结构设计、预应力施加方法、静力加载系统和列车动荷载模拟),开展不同预应力和列车... 为深入研究静力加载与列车循环动荷载作用下新型预应力路基的工作性状,研制缩尺预应力路基模型试验系统(包括相似设计、模型箱构建、路基模型填筑、轨道结构设计、预应力施加方法、静力加载系统和列车动荷载模拟),开展不同预应力和列车轴重下的静动力模型试验,通过监测路基各测点处的竖向和侧向变形、加速度和动位移,量化分析施加水平预应力对路基性能的改善规律,深入分析预应力构件与路基结构的协同工作机理。研究结果表明,施加的预应力经扩散后可引起路基面产生隆起变形,当单排侧压力板施加100 kPa预压应力后,路基面最大隆起量为0.062 mm;荷载板试验中,相较于无预应力工况,预应力100 kPa下各测点处的沉降量下降了9.93%~15.77%。此外,预应力可限制荷载作用下路基坡面的外挤变形;列车动荷载试验下,各测点处的加速度和动位移均随预应力的增加而减小;预应力100 kPa下测点处的动位移幅值为无预应力工况下的82.97%~91.63%,说明施加预应力对路基的动力变形存在切实的抑制效应。研制的预应力路基静动载模型试验系统,为揭示水平预应力对路基静动力性能的强化机制提供了切实可行的物理和试验技术平台,获得的分析结果对明晰预应力加固对铁路路基服役性能的影响规律具有指导意义。 展开更多
关键词 预应力路基 试验系统 静动载 变形 加固性能
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双线重载铁路路基动力响应规律研究 被引量:1
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作者 董俊利 冷伍明 +3 位作者 徐方 张期树 杨奇 刘思慧 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-155,共11页
建立双线重载线路的轨枕-路基-地基三维有限元仿真模型,分析双线重载路基的动力响应规律。研究发现,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向均呈“马鞍形”分布。上行线列车通过时,本侧线路钢轨下方路基动应力均随深度的增加而减小... 建立双线重载线路的轨枕-路基-地基三维有限元仿真模型,分析双线重载路基的动力响应规律。研究发现,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向均呈“马鞍形”分布。上行线列车通过时,本侧线路钢轨下方路基动应力均随深度的增加而减小;不同运行模式下,路基中心处动应力则均随深度的增加先增大后减小。路基面竖向动位移沿横向呈现明显的凹形分布特性,满载列车单向运行引起的动位移峰值可达到空载列车单向运行的5.36倍。列车轴重对路基速度响应的影响相对较小;轴重由25 t增至30 t时,本侧线路钢轨下方路基面处加速度峰值增加约10%。双线列车运行引起的路基动力响应水平大于单向列车运行的工况;上行线满载列车在下行线钢轨下方路基面引起的加速度、速度和动位移峰值均大于空载列车单向运行于下行线的工况。 展开更多
关键词 双线重载铁路 路基 有限元分析 动力响应
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新型预应力路基动力变形特性试验研究
4
作者 董俊利 冷伍明 +2 位作者 张期树 徐方 李亚峰 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期118-131,共14页
为推进新型预应力路基应用于实际工程,开展列车荷载作用下预应力路基的动力变形特性研究尤显迫切。通过建立1:5的预应力路基缩尺模型,探究列车轴重和预应力水平对预应力路基短期/长期动力变形特性的影响,建立常规/预应力路基三维动力有... 为推进新型预应力路基应用于实际工程,开展列车荷载作用下预应力路基的动力变形特性研究尤显迫切。通过建立1:5的预应力路基缩尺模型,探究列车轴重和预应力水平对预应力路基短期/长期动力变形特性的影响,建立常规/预应力路基三维动力有限元模型,进一步分析预应力加固机制。结果表明:①循环动荷载作用下,路基动位移响应具有显著周期性;②路基各测点处的弹性变形与列车轴重近似呈线性递增关系;③路肩处弹性变形随预应力的增加而减小,且列车轴重的影响程度大于预应力水平;④提高预应力水平可降低路基累积沉降的发展速率,表明预应力路基在抗变形能力方面具有突出优势;③预应力加固构件对基床层侧向动变形的约束作用从路基坡面到路基内部逐渐弱化。研究揭示了列车荷载作用下预应力路基在动力稳定方面的积极作用,同时为后续工程应用中的沉降预测和状态评估提供有益参考。 展开更多
关键词 铁路预应力路基 重载列车 模型试验 变形特性 加固机制
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新型预应力路基水平向附加应力扩散规律研究 被引量:15
5
作者 冷伍明 艾希 +4 位作者 徐方 张期树 杨奇 聂如松 刘晓豪 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1445-1454,共10页
基于弹性理论,推导了新型预应力路基内水平向附加应力计算公式,并获得了预应力自坡面向路堤内的扩散规律;同时运用ABAQUS有限元软件建立三维预应力路基模型,分析了不同侧压板布设位置下路堤内的水平向附加应力分布情况。研究表明:①理... 基于弹性理论,推导了新型预应力路基内水平向附加应力计算公式,并获得了预应力自坡面向路堤内的扩散规律;同时运用ABAQUS有限元软件建立三维预应力路基模型,分析了不同侧压板布设位置下路堤内的水平向附加应力分布情况。研究表明:①理论公式的适用条件为侧压板上边界距路肩距离不小于2.0 m;②板覆盖区(除板左下角点外)路基内水平向附加应力系数及其衰减速率随距路堤坡面水平距离的增加逐渐减小,且水平向附加应力逐步由"腹鼓形"差异分布过渡呈"腹平状"较均匀分布;③距侧压板距离大于0.1 m时,附加应力系数随水平距离增加先增大后减小,且扩散峰值点距坡面水平距离随外延距离的增加而增大;④通过合理布置板间距,可在路堤受荷核心区外部形成一道连续、稳定、有效的受压加固区,进而改善路堤土体受力状态,提高路堤整体服役性能。研究成果可为预应力路基的设计计算和推广应用提供理论基础和参考。 展开更多
关键词 预应力 路基 侧压力板 水平向附加应力 扩散规律 板间距
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新型预应力路基坡面法向附加应力扩散规律分析 被引量:7
6
作者 冷伍明 张期树 +3 位作者 徐方 聂如松 杨奇 艾希 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3987-4000,共14页
以新型预应力路基为研究对象,基于弹性理论推导预应力加固结构(侧压板和预应力筋)作用下路堤内沿坡面法向的附加应力扩散系数计算公式,并获得侧压板正下方及其2个外延方向的预应力扩散规律。研究表明:(1)理论公式适用的边界条件为侧压板... 以新型预应力路基为研究对象,基于弹性理论推导预应力加固结构(侧压板和预应力筋)作用下路堤内沿坡面法向的附加应力扩散系数计算公式,并获得侧压板正下方及其2个外延方向的预应力扩散规律。研究表明:(1)理论公式适用的边界条件为侧压板(边长为0.9 m)离路肩距离不小于1倍板宽;(2)法向分解力产生的扩散作用显著大于切向分解力;(3)由于切向荷载作用,侧压板正下方土体的总扩散应力随深度由'腹鼓形'差异分布逐渐过渡呈'腹平状'较均匀分布;(4)各深度平面上最大扩散系数位置随深度发展在作用区中轴线上不断变动;(5)不同区域的扩散效果为板体正下方>上边界外侧>左右边界外侧>下边界外侧,板体两外延方向的平均有效扩散深度达1.6 m。基于ABAQUS有限元软件建立三维精细化路堤模型对理论解进行验证,发现二者结果(包括路肩处)吻合良好,论证了扩散系数理论公式的正确性及适用条件。最后,基于多块侧压板作用下附加应力的分布情况,探寻侧压板的合理布置间距,保障路堤内一定深度处形成一道连续、有效且较为均匀的预压区,改善路堤土的受力状态,并对路堤边坡提供侧向强制约束,利于路基长期稳定。 展开更多
关键词 新型预应力路基 侧压板 附加应力场 扩散规律 布置间距
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预应力路堤附加围压场与围压增强效应 被引量:5
7
作者 冷伍明 张期树 +3 位作者 徐方 冷慧康 聂如松 杨秀航 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期858-869,共12页
利用ABAQUS建立预应力路堤(PE)三维有限元模型,以侧压板(LPP)宽度1.2 m,边坡坡率1∶1为例,分析其内部附加围压场的分布特征.结果表明:随距路堤坡面水平向深度增加,板体覆盖侧附加围压由浅层“腹鼓形”差异分布逐渐过渡至深部的较均匀分... 利用ABAQUS建立预应力路堤(PE)三维有限元模型,以侧压板(LPP)宽度1.2 m,边坡坡率1∶1为例,分析其内部附加围压场的分布特征.结果表明:随距路堤坡面水平向深度增加,板体覆盖侧附加围压由浅层“腹鼓形”差异分布逐渐过渡至深部的较均匀分布;板体3个外延区的附加围压均随坡面水平向内深度先增后减,以不同峰值围压扩散角将预应力扩散至路堤受荷核心区,且峰值扩散角依次为:板外上侧<板外左、右两侧<板外下侧.基于强度折减法,分析预应力路堤整体稳定性能,并探寻板间距的优化设计方法和思路.开展典型路堤填料的系列静动三轴试验,论证预应力加固结构能有效提高填料的静动力抗载和抗变形性能,并建立填料临界动应力与围压间的经验式,可以为补强铁路路堤土围压提供参考. 展开更多
关键词 预应力路堤 附加围压场 峰值围压扩散角 稳定性 板间距 静动三轴试验 临界动应力
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基于大型动三轴试验的粗粒土累积塑性应变概率模型研究 被引量:8
8
作者 冷伍明 翟斌 +3 位作者 徐方 张期树 艾希 韩諝 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第15期214-220,249,共8页
路基填土在长期交通动荷载作用下的累积塑性变形存在离散性。通过一系列粗粒土大型动三轴试验分析其累积塑性应变随围压、动应力及含水率的发展趋势和变化规律。结果表明:累积塑性应变及其稳定值随动应力的增加而增大,随围压的增加而减... 路基填土在长期交通动荷载作用下的累积塑性变形存在离散性。通过一系列粗粒土大型动三轴试验分析其累积塑性应变随围压、动应力及含水率的发展趋势和变化规律。结果表明:累积塑性应变及其稳定值随动应力的增加而增大,随围压的增加而减小,说明增大围压能有效抑制土体累积塑性变形的发展;土体的动力稳定性随含水率的减小而增加。基于半对数预测模型,运用灰色系统关联理论探究模型参数与含水率和动静应力比的相关性特征,并通过正态性检验论证得到控制粗粒土累积塑性应变发展速率的模型参数服从正态分布。基于概率失效理论,提出预测粗粒土填料累积塑性应变的概率模型,可较好地预测粗粒土填料在循环动荷载作用下的累积塑性应变发展区间。 展开更多
关键词 粗粒土填料 动三轴试验 累积塑性应变 概率失效理论
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预应力路堤侧压力板间距确定方法初探 被引量:3
9
作者 冷伍明 董俊利 +4 位作者 徐方 赵春彦 阮波 叶新宇 张期树 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期100-111,共12页
侧压力板的间距合理布置是新型预应力路堤加固法需要解决的关键问题。基于水平附加应力计算公式,建立多块侧压力板联合作用下薄弱加固区域内薄弱点O处的水平附加应力计算方法,通过大量计算获得薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并探索... 侧压力板的间距合理布置是新型预应力路堤加固法需要解决的关键问题。基于水平附加应力计算公式,建立多块侧压力板联合作用下薄弱加固区域内薄弱点O处的水平附加应力计算方法,通过大量计算获得薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并探索侧压力板布置间距的设计方法。研究结果表明:1)通过引入侧压力板沿路堤坡向净间距V与板宽W之比a(=V/W),沿路堤纵向净间距H与W之比b(=H/W)和计算点水平深度h与W之比h_(c)(=h/W)3个无量纲参数,可将不同板宽下单块侧压力板在薄弱点O处的水平附加应力扩散规律归一化统一表示;2)不同板净间距系数a(或b)下,薄弱点O处的水平附加应力系数K_(O)均随水平深度系数h_(c)的增加先增大后减小,并在有效扩散深度系数h_(pc)处达到最大值K_(p),各峰值点相连可形成一条光滑的峰值迹线;3)不同工况下,h_(pc)~a均呈抛物线递增函数关系,h_(pc)~b则均呈抛物线递减函数关系。4)不同工况下,h_(pc)~a和h_(pc)~b的关系图表综合形成了预应力路堤侧压力板的间距设计方法,可依据具体工程需求结合图表设计侧压力板的布置间距。研究成果可为预应力路堤侧压力板的布置设计提供一种快速且简便的设计方法。 展开更多
关键词 预应力路堤 侧压力板 水平附加应力 布置间距 设计方法
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基于附加应力扩散效应的新型预应力路堤稳定性分析 被引量:4
10
作者 徐方 张期树 +3 位作者 冷伍明 邓志龙 董俊利 刘思慧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期431-442,共12页
稳定性分析是路堤设计中的关键环节。针对新型预应力路堤,提出一种基于极限平衡状态计算其边坡安全系数的新方法。该方法主要包含滑动面附加应力计算法与等效条间力计算法。基于弹性理论近似推导预应力路堤内潜在滑动面上的附加应力解... 稳定性分析是路堤设计中的关键环节。针对新型预应力路堤,提出一种基于极限平衡状态计算其边坡安全系数的新方法。该方法主要包含滑动面附加应力计算法与等效条间力计算法。基于弹性理论近似推导预应力路堤内潜在滑动面上的附加应力解析公式,并通过应力状态分析得到滑动面上任一点处的法向和切向附加应力计算式。结合滑动面附加应力计算法、条分法及等效条间力计算法,并考虑铁路路基受荷特点,提出新型预应力路堤稳定性分析的极限平衡法。该方法适用于任意形状滑裂面,计算公式简便,且分析过程无需迭代试算。算例分析表明:预应力在路堤潜在滑动面上引起的附加应力并非全部起抗滑作用,局部小区域存在促滑效应。相较于传统极限平衡法对预压应力的处理方式,提出的方法考虑了预应力的连续扩散效应,所得安全系数偏于安全。最后,采用数值方法进一步论证了方法的可靠性。 展开更多
关键词 预应力路堤 稳定性 极限平衡法 附加应力 条间力
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新型预应力路基静力加固性能与机理研究 被引量:3
11
作者 张期树 冷伍明 +2 位作者 徐方 阮波 董俊利 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2488-2499,共12页
预应力路基作为一种新型铁路路基结构形式和路堤快速加固技术,其实际加固性能与机理方面的研究还相对滞后。以重载路基为背景,通过填筑室内大比尺物理路基模型,对其开展条形荷载板试验,主要测试分析路基在3种不同加固状态下路基面沉降... 预应力路基作为一种新型铁路路基结构形式和路堤快速加固技术,其实际加固性能与机理方面的研究还相对滞后。以重载路基为背景,通过填筑室内大比尺物理路基模型,对其开展条形荷载板试验,主要测试分析路基在3种不同加固状态下路基面沉降、边坡侧向变形的变化规律。此外,为进一步探究预应力差异化加固模式对路基承载变形特性的影响,建立与条形荷载板试验相匹配的三维有限元模型,开展多工况数值仿真对比计算,重点探究加固结构布设位置、排数以及不同预应力大小对路基体受荷变形规律的影响。研究结果表明:预应力路基在控制路基面沉降和坡面侧向变形方面较普通路基存在显著优势,预应力加固结构可有效提升路基的弹性工作区间,延缓路基进入塑性发展阶段,且其加固效果随分级荷载的增大得以逐步显现。在控制路基边坡侧向变形方面,增加加固排数是最有效的加固途径。在排数限定时,考虑在坡面侧向变形最大区域布置加固结构对约束边坡整体变形最有利,提高预应力也可进一步限制边坡侧向变形。因预应力钢筋具有较高的抗拉强度,可与路基体协同承载抗变形。研究结果论证了预应力路基的加固效果,并初步揭示了其作用机理。 展开更多
关键词 预应力路基 加固性能与机理 荷载板试验 数值仿真 差异化加固
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基于大型动三轴试验和神经网络的粗粒土临界动应力研究 被引量:2
12
作者 徐方 翟斌 +3 位作者 冷伍明 叶新宇 张期树 赵春彦 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期119-127,共9页
为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力,开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明:粗粒土的累积塑性应变ε_(p)随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析εp-... 为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力,开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明:粗粒土的累积塑性应变ε_(p)随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析εp-N曲线类型与土体围压、含水量及动应力相关性的灰色关联模型,结果表明曲线类型受围压、动应力及含水量的影响显著,且三者对决定粗粒土的动力稳定状态具有同等重要作用。构建预测粗粒土临界动应力的BP神经网络模型,分析表明粗粒土的临界动应力随围压增加而近似线性增大,随含水量的增加而非线性减小;综合试验和模型分析结果,提出考虑围压和含水量影响效应的粗粒土临界动应力经验公式。 展开更多
关键词 粗粒土 临界动应力 累积塑性变形 动三轴试验 神经网络
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铁路预应力路堤加固技术数值研究 被引量:2
13
作者 冷伍明 张期树 +3 位作者 徐方 冷慧康 杨奇 聂如松 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2020年第1期6-11,114,共7页
研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建... 研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建预应力路堤仿真系统,分析差异化预应力加固参数对路堤变形和承载能力的影响以及预应力加固构件的受力特征。研究结论:(1)路堤本体段坡面较优加固位置为距本体顶面以下0.3倍本体高度处;(2)坡率1∶1的预应力路堤在第1、2排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa预压荷载时,其变形与承载力均可达传统路堤(坡率1∶1.5)水平,并可通过提升加固标准进一步强化路堤承载性能;(3)当对第1、2、3排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa、100 k Pa预压荷载时,路堤内部附加围压S11>13.5 k Pa区域大致呈"x"形分布并形成横贯路堤的"预压加固区";(4)侧压板锚固区受力集中且复杂,应注意保障锚固区板体强度;(5)力筋在路堤加载前后的应力变化量与坡面侧向变形特征相关;(6)本研究成果可为铁路预应力路堤的加固设计提供技术指导。 展开更多
关键词 预应力路堤 有限元 加固构件 变形指标 附加围压 承载力
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基于路基土蠕变效应的路基预应力损失模型研究 被引量:4
14
作者 冷伍明 邓志龙 +3 位作者 徐方 张期树 董俊利 刘思慧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1671-1682,共12页
新型预应力路基技术可用于整治路基病害或强化既有线路基,研究其预应力损失规律对保障预应力路基工程的长期安全具有重要意义。基于弹性理论提出了预应力路基侧压力板与路基边坡接触面中心点后方水平路径上附加应力的计算方法,分析表明... 新型预应力路基技术可用于整治路基病害或强化既有线路基,研究其预应力损失规律对保障预应力路基工程的长期安全具有重要意义。基于弹性理论提出了预应力路基侧压力板与路基边坡接触面中心点后方水平路径上附加应力的计算方法,分析表明该特征路径上水平附加应力随距板-土接触面中心点距离的增加呈现良好的指数函数衰减关系。基于水平附加应力的指数函数扩散规律及路基土的蠕变行为,推导了路基土的蠕变变形计算公式。进一步基于蠕变变形与预应力钢筋回缩变形的协调性,建立了路基预应力的损失模型和计算方法,并结合FLAC^(3D)数值仿真开展了对比分析。研究表明:钢筋预拉力损失的理论预测曲线与数值仿真曲线吻合良好,二者偏差不足5%,论证了路基预应力损失模型的有效性;钢筋预拉力可在锚固后的60 d内达到稳定,且预拉力的稳定值可达其初始值的85%~90%,说明新型预应力路基技术可为路基土提供相当可观的稳定附加围压,从而通过改善路基土的应力状态达到强化路基的目的。 展开更多
关键词 预应力路基 附加应力 蠕变效应 预应力损失 耦合效应模型 数值仿真
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新型预应力路堤侧压力板设计间距研究 被引量:1
15
作者 冷伍明 董俊利 +2 位作者 艾希 徐方 张期树 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1379-1392,共14页
基于Boussinesq和Cerruti公式推导的水平附加应力计算公式,提出新型预应力路堤加固薄弱点O处的附加应力分析方法。通过大量工况计算获得多块侧压力板联合作用下预应力路堤薄弱区域内薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并以该点处附加应... 基于Boussinesq和Cerruti公式推导的水平附加应力计算公式,提出新型预应力路堤加固薄弱点O处的附加应力分析方法。通过大量工况计算获得多块侧压力板联合作用下预应力路堤薄弱区域内薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并以该点处附加应力作为预应力加固的控制下限,探索侧压力板布置间距的设计方法。研究研究表明:1)单块侧压力板上、下板角不同外延面内的水平附加应力系数K均随水平深度系数hc的增加先增大后减小;2)加固薄弱点O处的附加应力系数KO可根据相邻4块侧压力板的附加应力扩散效应叠加求得,且在不同侧压力板间距下,KO均随hc的增加先增大后减小,即KO与hc的关系曲线均存在峰值点;3)定义侧压力板沿路堤坡向和纵向的净间距与板宽之比分别为净间距系数a和b,发现在不同路堤坡率及加固系数KP下,薄弱点O处的水平附加应力有效扩散深度系数hcp均分别随b和a的增大呈线性递减和线性递增关系,同时b和a呈指数型负相关关系;4)通过多元拟合分别建立了hcp与b(或a)以及b与a的函数关系式,可依据拟合关系设计侧压力板的布置间距。 展开更多
关键词 预应力路堤 侧压力板 板间距 水平附加应力 设计方法
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重载列车荷载下新型预应力路基的加速度响应试验研究 被引量:1
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作者 徐方 董俊利 +3 位作者 冷伍明 张期树 阮波 邓志龙 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期149-159,共11页
路基的加速度响应是表征列车荷载下路基体振动剧烈程度的代表性参数。基于Buckingham π理论,研制了缩尺预应力路基动力模型试验系统,并开展了不同重载列车轴重、预应力大小和加载振次下的预应力路基加速度响应试验。结果表明:(1)预应... 路基的加速度响应是表征列车荷载下路基体振动剧烈程度的代表性参数。基于Buckingham π理论,研制了缩尺预应力路基动力模型试验系统,并开展了不同重载列车轴重、预应力大小和加载振次下的预应力路基加速度响应试验。结果表明:(1)预应力钢筋在张拉锚固后,由于路基土的蠕变变形会出现预应力损失现象,建议实际工程中进行超张拉;(2)路基在循环动荷载作用下产生显著的周期性响应,相同位置处横向加速度均小于竖向加速度,且振动能量从路肩向坡脚方向逐步衰减;(3)短期加载测试下,各测点加速度峰值基本随列车轴重的增加线性增大,随预应力的增加而近似线性减小;(4)35t大轴重列车长期荷载作用下,预应力100kPa下路基加速度有效值随振动次数的增加先减小后趋于稳定,且均小于无预应力工况下的加速度有效值。以上结果表明预应力加固结构在降低路基动力响应方面具有积极作用。 展开更多
关键词 预应力路基 模型试验 加速度响应 重载列车 动力加载
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新型预应力路基水平附加应力计算的图表法 被引量:8
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作者 艾希 冷伍明 +2 位作者 徐方 张期树 翟斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期253-266,277,共15页
水平预应力自坡面向路堤内的传播特征与扩散规律是预应力路基加固法需要解决的关键问题。基于弹性理论,推导了预应力路基内的水平附加应力计算公式,通过大量布点计算获得了6种典型坡率下预应力路基内的水平附加应力扩散系数图表,并分析... 水平预应力自坡面向路堤内的传播特征与扩散规律是预应力路基加固法需要解决的关键问题。基于弹性理论,推导了预应力路基内的水平附加应力计算公式,通过大量布点计算获得了6种典型坡率下预应力路基内的水平附加应力扩散系数图表,并分析了不同坡率和侧压板边长比下路基内水平附加应力扩散规律。研究表明:(1)可通过边坡坡率1:m、侧压板边长比l/b和计算点水平深度与板宽之比h/b三个无量纲参数,结合图表法快速、准确地获得预应力路基内任一点处的水平附加应力扩散系数KH;(2)不同路堤坡率下,板下(上)角点处水平附加应力扩散系数KHD(KHU)-h/b关系曲线基本趋同,板下角点处KHD随h/b的变化规律以临界板尺寸比(l/b)c为界,可分为先增后减和逐渐减小两种,面板上角点处KHU则随h/b的增加而逐渐减小;同一路堤坡率下,KH随l/b的增加而增大,但增加速率逐渐减小;(3)当侧压板距路肩线净距大于2.0倍板宽时,图表法插值所得附加应力与理论公式结果及数值仿真结果吻合良好,论证了图表法及理论公式的可靠性和适用条件。研究成果可为预应力路基设计提供一种快速且简便的设计参考蓝本,系一种高效集成法。 展开更多
关键词 预应力路基 水平附加应力 扩散规律 图表法
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双线重载路基动应力分布与扩能适应性评价研究 被引量:2
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作者 董俊利 冷伍明 +2 位作者 张期树 徐方 梅慧浩 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期28-39,共12页
针对线路未来扩能要求,以朔黄双线重载铁路路基为研究对象,建立轨枕-路基-地基三维有限元模型,模拟分析列车轴重、行车速度和运行模式对路基动应力分布规律的影响,并采用塑性安定极限动应力方法对不同工况下的路基动力稳定性开展适应性... 针对线路未来扩能要求,以朔黄双线重载铁路路基为研究对象,建立轨枕-路基-地基三维有限元模型,模拟分析列车轴重、行车速度和运行模式对路基动应力分布规律的影响,并采用塑性安定极限动应力方法对不同工况下的路基动力稳定性开展适应性评价。结果表明:不同运行模式下,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向呈“马鞍形”分布,且满载列车运行时会在空载侧路基面引起小幅动应力;荷载作用区内动应力随深度增加逐渐减小,而在荷载作用区域外动应力随深度增加先增后减,满载线钢轨下方动应力传递至基床层底部时衰减量超过70%;满载线钢轨下方路基面动应力随列车轴重和行车速度的增加而线性增大;以0.2倍自重应力线确定路基动应力影响深度,满载线钢轨下方路基在满载单向与双向运行模式下的影响深度为2.80~4.23 m,已超过基床层设计厚度2.50 m,须对路基动力稳定性开展评估。塑性安定极限动应力方法可用于评估不同轴重、行车速度和含水率条件下的重载路基动力稳定性,对评价既有重载铁路路基扩能适应性具有指导和借鉴作用。 展开更多
关键词 重载铁路 路基 动应力 动力稳定性 有限元
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重载列车作用下新型预应力路基动应力响应规律研究
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作者 董俊利 冷伍明 +2 位作者 张期树 徐方 聂如松 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3286-3302,共17页
基于车辆−轨道耦合动力学理论,建立列车−轨道−预应力路基和常规路基共2种三维动力有限元模型,通过引入重载铁路高低不平顺轨道谱,分析不同轴重列车运行下,这2种路基结构动应力响应差异化规律。研究结果表明:1)受轨道不平顺的影响,2股钢... 基于车辆−轨道耦合动力学理论,建立列车−轨道−预应力路基和常规路基共2种三维动力有限元模型,通过引入重载铁路高低不平顺轨道谱,分析不同轴重列车运行下,这2种路基结构动应力响应差异化规律。研究结果表明:1)受轨道不平顺的影响,2股钢轨正下方路基面的动应力沿路基面中线呈非对称分布,且差异性显著;2)2种路基结构在轨下路基面上的动应力峰值沿线路纵向的随机波动程度随轴重增大而增大,而预应力加固结构在一定程度上可控制这种波动程度,且列车轴重越大,控制优势越明显。在轨下基床层不同深度处,预应力路基内的动应力平均值略低于常规路基的动应力平均值;3)列车轴重对动应力变异水平存在放大效应,而在预应力路基基床内,其动应力变异系数均小于常规路基的动应力变异系数,表明预应力加固结构在维持路基动应力稳定方面具有积极效应;4)在基床内不同深度处,2种路基结构动应力峰值沿线路纵向均服从正态分布;5)列车轴重越大,钢筋附加动应力水平越高,但远低于静态目标张拉应力,且各排钢筋动响应程度沿坡面从上至下是逐渐衰减的。 展开更多
关键词 重载铁路 预应力路基 轨道不平顺 数值仿真 动应力峰值
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