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浮置板轨道中置式剪力铰疲劳预测及结构优化
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作者 刘文武 赵才友 +1 位作者 陈虹兵 罗信伟 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2551-2562,共12页
为预测钢弹簧浮置板轨道中置式剪力铰疲劳寿命,并针对其疲劳特性提出结构优化方案;建立了车辆-轨道-隧道刚柔耦合模型及剪力铰-混凝土精细化有限元模型;将刚柔耦合模型得到的浮置板板缝位移差作为精细化有限元模型的荷载,计算分析了隧... 为预测钢弹簧浮置板轨道中置式剪力铰疲劳寿命,并针对其疲劳特性提出结构优化方案;建立了车辆-轨道-隧道刚柔耦合模型及剪力铰-混凝土精细化有限元模型;将刚柔耦合模型得到的浮置板板缝位移差作为精细化有限元模型的荷载,计算分析了隧道不均匀沉降、钢弹簧隔振器失效时剪力铰应力分布及剪力铰危险点Mises应力时程曲线;采用Goodman方法进行平均应力修正,利用Palmgren-Miner线性累积损伤法则结合材料S-N曲线计算了剪力铰危险点疲劳寿命,提出了相应的结构优化方案并对其有效性进行了验证。研究结果表明:浮置板板缝位移差对中置式剪力铰Mises应力及疲劳寿命有重要影响。中置式剪力铰轴Mises应力最大值位于板缝边缘处轴的上下表面,该位置是剪力铰轴接触的突变点。随着板缝位移差峰值的增大,剪力铰轴危险点Mises应力峰值逐渐增大,疲劳寿命逐渐减小。当板缝位移差峰值0.8 mm时,剪力铰轴危险点Mises应力峰值达到了1 122 MPa,剪力铰轴疲劳寿命为344 349节·次。当板缝位移差峰值超过0.5 mm后应当注意剪力铰轴疲劳破坏问题;对中置式剪力铰轴固定板接触突变位置进行倒圆角设计可以有效提高剪力铰轴疲劳寿命。当隧道不均匀沉降波长30 m幅值3 cm,倒圆角半径设置为3、5、7 mm时,剪力铰轴Mises应力峰值分别降低了36.7%、45.1%、53%,疲劳寿命分别提高了3.6倍、4.1倍、6.2倍。由于轴固定板倒圆角设计会降低剪力铰的抗剪和抗弯刚度,因此在实际工程中应综合考虑剪力铰轴的疲劳寿命及剪力铰对板端位移的协调能力进行设计。研究成果可为解决钢弹簧浮置板轨道中置式剪力铰疲劳问题提供参考。 展开更多
关键词 地铁 钢弹簧浮置板轨道 剪力铰 数值仿真 疲劳预测 结构优化
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地铁列车运行引起的振动对精密仪器的影响研究 被引量:36
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作者 刘卫丰 刘维宁 +2 位作者 马蒙 李克飞 王文斌 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期130-137,共8页
采用一种数值模型,并结合现场振动实测,对北京地铁4号线列车运行引起的振动对北京大学物理实验室内精密仪器的影响问题进行了研究,并对地铁4号线隧道内浮置板轨道的减振效果进行了探讨。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列... 采用一种数值模型,并结合现场振动实测,对北京地铁4号线列车运行引起的振动对北京大学物理实验室内精密仪器的影响问题进行了研究,并对地铁4号线隧道内浮置板轨道的减振效果进行了探讨。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下的轮轨接触力。现场振动实测包括地铁列车与公交车单独引起的振动及两者的合振动测试。结果表明:浮置板轨道是一种有效的减振措施,在其工作频段内有显著的减振效果;在低频段,地铁列车单独引起的振动可能对精密仪器正常工作造成影响,公交车流单独引起的振动以及与地铁列车叠加的振动会对精密仪器的正常工作造成影响,仪器基座处应采取相应的隔振措施来减小这部分振动。 展开更多
关键词 地铁振动 精密仪器 数值模型 振动测试 浮置板轨道
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基于地铁列车运行引起的振动预测模型的浮置板轨道减振效果研究 被引量:11
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作者 刘卫丰 刘维宁 袁扬 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期81-86,共6页
针对地铁列车运行引起的隧道及土层振动响应问题提出数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下动力响应解,将地铁列车运行引起的振动问题归结为计算频率-波数域内传递函数和频域内移动轴荷载问题。传递函数采用三维周期性有限元-边界元... 针对地铁列车运行引起的隧道及土层振动响应问题提出数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下动力响应解,将地铁列车运行引起的振动问题归结为计算频率-波数域内传递函数和频域内移动轴荷载问题。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合模型计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下轮轨接触力。利用上述模型计算北京地铁4号线北京大学东门站北侧区间地铁列车运行引起的振动响应,并结合现场振动实测数据探讨该区间浮置板轨道减振效果。结果表明:模型具有良好适用性,可应用于地铁列车运行引起的振动预测;浮置板轨道是一种有效减振措施,在其工作频段内有明显减振效果,但在低频,浮置板轨道不能起到减振作用。 展开更多
关键词 振动 地铁交通 数值预测模型 浮置板轨道 减振效果
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基于频域快速数值算法的浮置板轨道隔振性能 被引量:2
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作者 马龙祥 刘维宁 杜林林 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期46-52,共7页
以移动谐振荷载下浮置板轨道的力传递率为评价依据,研究浮置板轨道的隔振性能.视浮置板轨道为周期性无限轨道结构,在移动谐振荷载作用下,运用周期结构响应性质,建立浮置板轨道的频域快速数值算法.运用该算法计算浮置板轨道力传递率,进... 以移动谐振荷载下浮置板轨道的力传递率为评价依据,研究浮置板轨道的隔振性能.视浮置板轨道为周期性无限轨道结构,在移动谐振荷载作用下,运用周期结构响应性质,建立浮置板轨道的频域快速数值算法.运用该算法计算浮置板轨道力传递率,进而对浮置板轨道的隔振性能进行分析.研究表明:对于某一激振频率的移动荷载,浮置板轨道力传递率较大的频段就位于荷载自身频率附近,且力传递率的主要峰值个数由轨道的频散特性决定;浮置板轨道不同位置的隔振性能不同,尤其当荷载频率在低频段时,浮置板端部的隔振性能最差,越往中部隔振性能越好;随着荷载速度的增加,荷载频率附近频段的力传递率会有所下降,但其他大部分频段的力传递率会有所升高. 展开更多
关键词 浮置板轨道 隔振性能 轨道动力学 力传递率 数值算法
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浮置板轨道横向振动的谐响应分析 被引量:2
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作者 苏云 吴天行 《噪声与振动控制》 CSCD 2012年第4期11-15,19,共6页
建立浮置板轨道横向运动的数值模型,并考虑钢轨的扭转变形,得到钢轨轨头部以及浮置板在谐振作用下的横向位移响应以及钢轨扣件、钢弹簧的支承力。同时在ANSYS中建立浮置板轨道的有限元模型,与数值模型相对比,得到的结果相吻合。对数值... 建立浮置板轨道横向运动的数值模型,并考虑钢轨的扭转变形,得到钢轨轨头部以及浮置板在谐振作用下的横向位移响应以及钢轨扣件、钢弹簧的支承力。同时在ANSYS中建立浮置板轨道的有限元模型,与数值模型相对比,得到的结果相吻合。对数值模型在不同激励力和不同的支承条件下进行谐响应分析,得到钢轨和浮置板在0-500Hz频段内的横向运动状态。 展开更多
关键词 振动与波 横向振动 浮置板轨道 数值分析 谐响应
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新型钢弹簧浮置板道床隔振试验与数值分析研究 被引量:6
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作者 高扬 张强 +1 位作者 刘文光 李腾 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2020年第3期38-47,共10页
提出了一种附加位移放大杠杆的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了理论分析,给出了该装置基于位移放大倍数的阻尼力和耗能计算公式。同时设计制作了附加3倍位移放大的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了地铁振动测试,试验结果表明... 提出了一种附加位移放大杠杆的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了理论分析,给出了该装置基于位移放大倍数的阻尼力和耗能计算公式。同时设计制作了附加3倍位移放大的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了地铁振动测试,试验结果表明:该装置隔振效果显著。通过建立新型钢弹簧浮置板道床隔振系统有限元分析模型,数值模拟结果与实测振动数据可进行较好的吻合,结果表明:新型钢弹簧浮置板道床隔振系统能有效地减小结构的动力响应。 展开更多
关键词 新型钢弹簧浮置板道床 位移放大装置 隔振试验 数值分析研究
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钢弹簧浮置板静载抗裂非线性损伤分析 被引量:1
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作者 李培刚 赵雄 +3 位作者 刘丹 宣淦清 吴梦笛 李俊奇 《铁道建筑》 北大核心 2021年第6期135-139,共5页
针对钢弹簧浮置板轨道的损伤问题,利用有限元方法对钢弹簧浮置板进行静载抗裂非线性损伤仿真分析。采用C45、C50、C55三种强度混凝土结构建立混凝土损伤塑性模型,分别计算应力-应变关系和损伤因子,分析钢弹簧浮置板的损伤情况、位移和应... 针对钢弹簧浮置板轨道的损伤问题,利用有限元方法对钢弹簧浮置板进行静载抗裂非线性损伤仿真分析。采用C45、C50、C55三种强度混凝土结构建立混凝土损伤塑性模型,分别计算应力-应变关系和损伤因子,分析钢弹簧浮置板的损伤情况、位移和应力,并将C50混凝土仿真结果与试验结果对比。结果表明:混凝土强度等级对结构开裂荷载和开裂挠度影响较大;C50混凝土的钢弹簧浮置板开裂荷载仿真值与试验值误差为1.1%,开裂挠度误差为5.7%,主要是由于混凝土参数非均匀分布等原因造成;所建立的混凝土损伤塑性分析模型对结构宏观损伤分析具有较好的适应性,仿真分析时可以采用损伤曲线达到损伤初始点后的第一个拐点作为开裂荷载或其他控制指标的确定依据。建议实际工程中应力控制参数采用相关标准中的混凝土轴心抗拉或抗压强度标准值来进行损伤分析。 展开更多
关键词 铁路轨道 非线性损伤 数值模拟 钢弹簧浮置板 混凝土损伤塑性模型 损伤因子
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钢轨嵌入式钢弹簧浮置板轨道减振性能分析 被引量:11
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作者 石培泽 《铁道建筑》 北大核心 2019年第10期114-118,共5页
为满足160 km/h地铁设计对轨道减振性能的要求,提出了钢轨嵌入式钢弹簧浮置板轨道结构设计方案,并研究了钢轨支承形式及轨下连续支承参数对轨道结构减振性能的影响。结果表明:钢轨支承形式(离散支承、连续支承)对钢轨和轮对振动加速度... 为满足160 km/h地铁设计对轨道减振性能的要求,提出了钢轨嵌入式钢弹簧浮置板轨道结构设计方案,并研究了钢轨支承形式及轨下连续支承参数对轨道结构减振性能的影响。结果表明:钢轨支承形式(离散支承、连续支承)对钢轨和轮对振动加速度影响较小;随着轨下连续支承刚度和阻尼的降低,轮轨力和轮对加速度主频向低频移动,同时轮对及浮置板在63 Hz以上的振动减轻,但会加剧钢轨在250 Hz以上的振动;实际设计中对减振性能要求较高的地段可选用钢轨嵌入式钢弹簧浮置板轨道,并适当降低轨下连续支承刚度和阻尼来提升轨道结构的减振性能。研究成果可为160 km/h市域地铁快线中钢轨嵌入式钢弹簧浮置板轨道的选用和轨下连续支承参数的设计提供参考。 展开更多
关键词 地铁 设计方法 数值计算 钢轨嵌入式钢弹簧浮置板轨道 减振性能
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