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采空区场地高速铁路路基动力加载系统研发与模型试验
1
作者
任连伟
李梁
+3 位作者
王自强
邹友峰
顿志林
王树仁
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期4752-4767,共16页
随着高速铁路网的快速推进,一些关键线路不可避免地穿越采空区场地,对高速铁路的建设和安全运维提出了更高的要求,研发相关试验系统是研究此类科学问题的重要手段。针对国内外缺乏相关试验系统的问题,研发了一套采空区场地高速铁路路基...
随着高速铁路网的快速推进,一些关键线路不可避免地穿越采空区场地,对高速铁路的建设和安全运维提出了更高的要求,研发相关试验系统是研究此类科学问题的重要手段。针对国内外缺乏相关试验系统的问题,研发了一套采空区场地高速铁路路基动力加载模型试验系统。建立了几何相似比为1∶100的二维采空区场地高速铁路路基模型,利用三级傅里叶级数拟合得到相似常数为100时,时速360 km/h对应的40 Hz高速铁路M波。同时实现了误差10%以内高铁荷载M波输出,验证了采空区场地高速铁路路基模型动力加载试验的可行性,并进行了100万次不间断的高速铁路M波循环加载。依据模型试验结果,阐述了主关键层下三角形离层空间的成因,讨论了不同加载阶段动荷载在采空区覆岩中的传递路径,分析了垮落断裂带与弯曲变形带在动荷载作用下的相互作用,揭示了高铁荷载下采空区地基活化机理。研究表明:覆岩活化空间具有从移动边界到垮落覆岩中心逐渐减少的分布规律,其中覆岩横向离层则具有从顶板至关键层逐渐增大的分布特征,以此揭示了主关键层下三角形离层空间的成因。因主关键层下三角形离层空间的隔离作用,加载初期动荷载传递需通过覆岩移动边界的拉伸区向下传递至垮落断裂带,并最先影响移动边界的砌体梁结构使其失稳活化。随着动荷载的施加,主关键层下离层空间逐渐闭合,动荷载传递路径逐渐向采空区中心移动,剩余活化沉降量持续向上传递,整体沉降趋于平缓。由于荷载传递路径的变化,垮落断裂带活化具有先快后慢,由终采线向采空区中部发展的特征。垮落断裂带活化进一步影响了主关键层以上覆岩受力形式和模型表面不均匀沉降,使弯曲变形带具有横向、竖向、倾斜3种裂隙形式及沿路基两侧的分布特征。
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关键词
采空区场地
高速铁路
动力加载系统
活化机理
模型试验
荷
载
影响深度
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职称材料
高速铁路轨道-路基列车移动荷载模拟的全比尺加速加载试验
被引量：
19
2
作者
蒋红光
边学成
+1 位作者
陈云敏
蒋建群
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第9期85-95,共11页
介绍了一种全比尺的高速铁路加速试验装置,以重现轮轴移动荷载下轨道路基的动力响应和长期性能。根据列车移动过程中扣件承受荷载的模拟要求,提出高速铁路路基加速试验的设计准则。在此基础上自行建造完成时序式动力加载系统,由8个动态...
介绍了一种全比尺的高速铁路加速试验装置,以重现轮轴移动荷载下轨道路基的动力响应和长期性能。根据列车移动过程中扣件承受荷载的模拟要求,提出高速铁路路基加速试验的设计准则。在此基础上自行建造完成时序式动力加载系统,由8个动态液压激振器、1套控制系统和1套反力框架构成,在室内实现最高速度360km/h列车移动荷载的有效模拟。同时在室内建设完成1∶1比尺的I型板式轨道-路基模型,通过控制填料级配、目标密度和目标含水量来保证路基的压实系数、地基系数和变形模量等指标满足规范的设计要求。前期试验表明,随着列车荷载的逐层传递,其叠加效应愈加显著。轨道结构荷载峰值对应列车轮轴,路基动土压力峰值对应列车转向架。路基横断面方向,基床顶面的动土压力呈马鞍形分布,两侧应力最大,轨道中心应力最小;地基顶面的动应力分布较为均匀。路基土体应力-变形呈现出明显的滞回特征,从长期加载过程看,土体残余变形逐渐累积,表现出明显的塑性特征;但对于每一次加卸载过程,土体的应力-应变可近似为非线性弹性行为。
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关键词
高速铁路
全比尺
加
速试验
时序式
动力加载系统
动土压力
应力-变形滞回曲线
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职称材料
题名
采空区场地高速铁路路基动力加载系统研发与模型试验
1
作者
任连伟
李梁
王自强
邹友峰
顿志林
王树仁
机构
河南理工大学土木工程学院
煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心
河南理工大学测绘与国土信息工程学院
出处
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期4752-4767,共16页
基金
国家自然科学基金联合基金重点资助项目(U1810203,U23A20600)
河南省自然科学基金重点资助项目(232300421134)。
文摘
随着高速铁路网的快速推进,一些关键线路不可避免地穿越采空区场地,对高速铁路的建设和安全运维提出了更高的要求,研发相关试验系统是研究此类科学问题的重要手段。针对国内外缺乏相关试验系统的问题,研发了一套采空区场地高速铁路路基动力加载模型试验系统。建立了几何相似比为1∶100的二维采空区场地高速铁路路基模型,利用三级傅里叶级数拟合得到相似常数为100时,时速360 km/h对应的40 Hz高速铁路M波。同时实现了误差10%以内高铁荷载M波输出,验证了采空区场地高速铁路路基模型动力加载试验的可行性,并进行了100万次不间断的高速铁路M波循环加载。依据模型试验结果,阐述了主关键层下三角形离层空间的成因,讨论了不同加载阶段动荷载在采空区覆岩中的传递路径,分析了垮落断裂带与弯曲变形带在动荷载作用下的相互作用,揭示了高铁荷载下采空区地基活化机理。研究表明:覆岩活化空间具有从移动边界到垮落覆岩中心逐渐减少的分布规律,其中覆岩横向离层则具有从顶板至关键层逐渐增大的分布特征,以此揭示了主关键层下三角形离层空间的成因。因主关键层下三角形离层空间的隔离作用,加载初期动荷载传递需通过覆岩移动边界的拉伸区向下传递至垮落断裂带,并最先影响移动边界的砌体梁结构使其失稳活化。随着动荷载的施加,主关键层下离层空间逐渐闭合,动荷载传递路径逐渐向采空区中心移动,剩余活化沉降量持续向上传递,整体沉降趋于平缓。由于荷载传递路径的变化,垮落断裂带活化具有先快后慢,由终采线向采空区中部发展的特征。垮落断裂带活化进一步影响了主关键层以上覆岩受力形式和模型表面不均匀沉降,使弯曲变形带具有横向、竖向、倾斜3种裂隙形式及沿路基两侧的分布特征。
关键词
采空区场地
高速铁路
动力加载系统
活化机理
模型试验
荷
载
影响深度
Keywords
goaf site
high-speed railway
dynamic loading system
activation mechanism
model test
load influence depth
分类号
TU470 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
高速铁路轨道-路基列车移动荷载模拟的全比尺加速加载试验
被引量：
19
2
作者
蒋红光
边学成
陈云敏
蒋建群
机构
浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室
浙江大学水工结构和水环境研究所
出处
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第9期85-95,共11页
基金
国家自然科学基金(51178418
51222803)
文摘
介绍了一种全比尺的高速铁路加速试验装置,以重现轮轴移动荷载下轨道路基的动力响应和长期性能。根据列车移动过程中扣件承受荷载的模拟要求,提出高速铁路路基加速试验的设计准则。在此基础上自行建造完成时序式动力加载系统,由8个动态液压激振器、1套控制系统和1套反力框架构成,在室内实现最高速度360km/h列车移动荷载的有效模拟。同时在室内建设完成1∶1比尺的I型板式轨道-路基模型,通过控制填料级配、目标密度和目标含水量来保证路基的压实系数、地基系数和变形模量等指标满足规范的设计要求。前期试验表明,随着列车荷载的逐层传递,其叠加效应愈加显著。轨道结构荷载峰值对应列车轮轴,路基动土压力峰值对应列车转向架。路基横断面方向,基床顶面的动土压力呈马鞍形分布,两侧应力最大,轨道中心应力最小;地基顶面的动应力分布较为均匀。路基土体应力-变形呈现出明显的滞回特征,从长期加载过程看,土体残余变形逐渐累积,表现出明显的塑性特征;但对于每一次加卸载过程,土体的应力-应变可近似为非线性弹性行为。
关键词
高速铁路
全比尺
加
速试验
时序式
动力加载系统
动土压力
应力-变形滞回曲线
Keywords
high-speed railway
full-scale accelerated testing
sequential loading system
dynamic soil stress
stressdeformation hysteretic curve
分类号
U213 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
采空区场地高速铁路路基动力加载系统研发与模型试验
任连伟
李梁
王自强
邹友峰
顿志林
王树仁
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
高速铁路轨道-路基列车移动荷载模拟的全比尺加速加载试验
蒋红光
边学成
陈云敏
蒋建群
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2015
19
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职称材料
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