深基坑桩-撑-土组合支护结构的受力特性与优化设计 被引量：12

1

作者 林宇亮 程勇 +4 位作者 刘玮 王斌 高文慧 李柔锋 李志宏 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2162-2174,共13页

依托某高层建筑深基坑工程,通过现场试验获得不同施工阶段组合支护结构及基坑关键部位的变形规律。基于土体硬化模型建立深基坑组合支护体系的三维数值模型,对基坑开挖施工进行全过程模拟,分析支护结构体系的桩身弯矩、桩身位移和土压... 依托某高层建筑深基坑工程,通过现场试验获得不同施工阶段组合支护结构及基坑关键部位的变形规律。基于土体硬化模型建立深基坑组合支护体系的三维数值模型,对基坑开挖施工进行全过程模拟,分析支护结构体系的桩身弯矩、桩身位移和土压力分布规律。针对反压土的顶宽、高度、坡度以及斜支撑的间距、直径等影响因素设计正交试验,对围护桩受力变形的影响参数进行敏感性分析,并提出优化建议。研究结果表明:围护桩最大位移与最大正弯矩随反压土顶宽、高度、斜支撑直径的增大而减小,随着反压土坡度、斜支撑间距的增大而增大。桩身变形影响因素敏感性从大至小依次为反压土坡高、顶宽、反压土坡度、斜支撑间距和斜支撑直径;对组合支护体系进行设计时,建议在确定土坡自稳角度的前提下,尽量增大反压土土坡高度。 展开更多

关键词 基坑工程 组合支护结构 反压土 斜支撑 受力特性 优化设计

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考虑冻胀率梯度的季冻区非等压隧道不均匀冻胀解析

2

作者 李亮 陈嘉骏 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期320-331,共12页

季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融... 季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变,依据围岩的不均匀冻胀特性,引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件,进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后,得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明:引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小,且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强,引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大,隧道的径向应力和环向应力提高,而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小,且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下,隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同,但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大,且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。 展开更多

关键词 冻胀率梯度 围岩不均匀冻胀 冻融循环 非等压应力 季冻区隧道

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周期性排桩屏障对高架轨道交通低频环境振动的衰减特性研究

3

作者 蔡陈之 肖军 +2 位作者 徐源锴 李雯欣 田野 《铁道科学与工程学报》 2025年第11期5017-5027,共11页

随着城市规模的扩大以及高架轨道交通的快速发展,由轨道交通运营产生的低频环境振动不可避免地会对周围环境产生影响。因此,研究其振动特性并针对性地设计相应的减隔振措施有着积极的工程意义。基于周期性结构理论,提出一种周期性实心... 随着城市规模的扩大以及高架轨道交通的快速发展,由轨道交通运营产生的低频环境振动不可避免地会对周围环境产生影响。因此,研究其振动特性并针对性地设计相应的减隔振措施有着积极的工程意义。基于周期性结构理论,提出一种周期性实心复合排桩,分析其对高架桥上列车行进产生移动荷载致使临近场地振动的减振效果。该排桩由刚性芯体和柔性外壳组成。采用有限元软件COMSOL求解周期性排桩结构的衰减域,并验证模型计算的正确性。采用ABAQUS建立轨道板-桥梁-场地的有限元精细化模型,将周期性排桩结构作为减振措施布置于模型中。采用ANSYS与SIMPACK联合仿真方法,建立车-桥耦合振动分析模型,提取计算的扣件反力作为激励条件施加于有限元精细化模型中。计算结果表明:该周期性复合排桩对于落入其衰减域范围内的振动波具有较好的衰减效果,且在场地后缘位置衰减效果更加显著。最后,通过参数化分析讨论芯体半径、桩长与桩排数对减振效果的影响。研究发现:芯体半径较大时减振效果更为明显;改变桩长会对加速度竖向插入损失在频域的分布产生影响;增加桩排数可以有效提高该周期性复合排桩的减振效果,要达到良好的衰减性能,排桩排数建议超过3排。本研究为复杂系统下的高架线路列车运行产生的低频振动控制问题提供了一种新的研究思路。 展开更多

关键词 周期性结构 复合实心排桩 轨道交通 振动衰减 参数化分析

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横风作用下旋叶型风屏障对车桥系统的气动特性影响研究 被引量：1

4

作者 蔡陈之 刘昊天 +2 位作者 何旭辉 邹云峰 黄永明 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期177-186,220,共11页

为保障复杂风环境下高速列车桥上行车安全,以典型简支箱梁与CRH380A列车为研究背景,提出一种上部为导风叶片,下部为不透风屏障所组成的新型旋叶型风屏障。在通过风洞试验验证数值仿真模型的基础上,探究了旋叶型风屏障叶片的旋转角度与... 为保障复杂风环境下高速列车桥上行车安全,以典型简支箱梁与CRH380A列车为研究背景,提出一种上部为导风叶片,下部为不透风屏障所组成的新型旋叶型风屏障。在通过风洞试验验证数值仿真模型的基础上,探究了旋叶型风屏障叶片的旋转角度与底部高度对车桥系统气动特性及流场的影响,并揭示了风屏障参数对车桥气动特性的影响机理。研究结果表明,旋叶型风屏障叶片的旋转角度对车桥气动系数影响显著,其中阻力系数及弯矩系数的变化趋势在列车与桥梁之间呈现相反的特点,而两者的升力系数却呈现相同的变化趋势。叶片旋转方向对风屏障与列车间漩涡的形成具有显著影响,相比逆时针旋转,叶片顺时针旋转时屏障后方流场更平稳,产生的漩涡数量、面积及流速均更小。风屏障底部高度在旋转角度较大时(|α| ≥30°),能明显减小列车的阻力与弯矩系数,且其变化主要影响列车与屏障之间的流场结构。在适当的旋转角度下,旋叶型风屏障相较于栅栏型风屏障能较大幅度地降低桥梁阻力系数与列车的弯矩系数,其中桥梁阻力与列车弯矩降幅最大可达17.8%和48.5%。 展开更多

关键词 横风 旋叶型风屏障 计算流体动力学 风洞试验 车桥系统

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膨胀土边坡的水平膨胀力及桩板结构内力分析 被引量：17

5

作者 林宇亮 张震 +4 位作者 罗桂军 肖洪波 杨果林 鲁立 段君义 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期140-149,共10页

通过分析自然环境下膨胀土含水率随深度的变化规律,建立竖向膨胀力与膨胀率、上覆荷载的关系方程,并探讨水平膨胀力的计算方法。开展桩板结构水平膨胀力室内模型试验研究,结合试验结果与已有研究基础,提出膨胀土边坡桩板结构水平膨胀力... 通过分析自然环境下膨胀土含水率随深度的变化规律,建立竖向膨胀力与膨胀率、上覆荷载的关系方程,并探讨水平膨胀力的计算方法。开展桩板结构水平膨胀力室内模型试验研究,结合试验结果与已有研究基础,提出膨胀土边坡桩板结构水平膨胀力的“反K形”分布模式。根据桩板结构特点,基于水平膨胀力的“反K形”分布、梯形分布模式推导桩板结构的桩体剪力和弯矩计算公式,并将桩体弯矩计算结果与现场试验结果进行对比。研究结果表明:基于水平膨胀力“反K形”分布得到的桩身内力具有较高的可靠性,验证了桩板结构水平膨胀力“反K形”分布的合理性和有效性。研究成果可为膨胀土边坡桩板结构的工程设计提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 桩板结构 水平膨胀力 应力分布

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太阳辐射下钢管构件非均匀温度场研究

6

作者 赵文琦 何旭辉 +3 位作者 邹云峰 蔡陈之 徐明 黄石基 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第9期4093-4107,共15页

桥梁钢结构在自然环境中受到气温、太阳辐射以及风速等多种因素的综合影响,导致其内部的温度分布不均,这可能会构成潜在的安全风险。为有效缓解非均匀温度效应对桥梁钢结构的不利影响,深入探索桥梁钢结构在太阳辐射作用下的温度效应机制... 桥梁钢结构在自然环境中受到气温、太阳辐射以及风速等多种因素的综合影响,导致其内部的温度分布不均,这可能会构成潜在的安全风险。为有效缓解非均匀温度效应对桥梁钢结构的不利影响,深入探索桥梁钢结构在太阳辐射作用下的温度效应机制,选取不同方位和倾角的圆形和矩形钢管构件作为研究对象,开展温度试验研究,分析钢管形状、方位和倾角对其温度分布特性的影响。基于试验数据,构建探究钢管构件热行为的有限元模型并进行严格验证。通过定性和定量相结合的方式,揭示方位和倾角对圆形和矩形钢管热应力分布的影响机理,为桥梁钢结构的施工和运维提供参考。研究结果表明:方位和倾角是影响钢管构件温度分布的重要因素,与东西走向钢管相比,南北走向钢管的各部分温度变化呈现出不同步的特点,导致更加复杂的温度分布模式。无论是圆形还是矩形钢管,在水平放置时温度差异最为显著,而随着倾角增大,这种温度差异逐渐减小。水平钢管的日最大温差与45°和90°钢管的日最大温差相比,差异最大可达7.5℃和14.5℃。此外,钢管构件的热应力变化与太阳辐射强度的变化密切相关。南北走向钢管的热应力分布较东西走向钢管更加不均匀,而水平钢管的热应力较45°和90°钢管更大。圆形和矩形钢管的最大Von Mises应力均出现在南北向水平钢管,最大热应力分别达到119.1 MPa和123.8 MPa,且最大平均热应力分别达到86.5 MPa和92.1 MPa。研究成果可为钢结构桥梁的热效应研究提供科学依据,对工程设计和安全管理具有重要指导意义。 展开更多

关键词 桥梁工程 温度场 模型试验 数值计算 钢管构件 太阳辐射

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盾构隧道泥渣脱水处理技术研究综述 被引量：2

7

作者 王树英 管少祥 +1 位作者 倪准林 杨泽斌 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期35-52,I0039-I0056,共36页

脱水处理是盾构泥渣减量化的主要方法,对现阶段各类盾构隧道泥渣脱水处理技术进行分析总结具有重要的意义。从盾构泥渣的性质及其赋存水机制出发,总结归纳过滤比阻、毛细吸水时间、沉降速率、渗透系数以及含水率5项用于评价泥渣脱水性... 脱水处理是盾构泥渣减量化的主要方法,对现阶段各类盾构隧道泥渣脱水处理技术进行分析总结具有重要的意义。从盾构泥渣的性质及其赋存水机制出发,总结归纳过滤比阻、毛细吸水时间、沉降速率、渗透系数以及含水率5项用于评价泥渣脱水性能的指标,重点阐述机械脱水、干化脱水与渗流脱水等主要脱水技术,分析各类方法的脱水效果、适用性和局限性。机械脱水技术在黏粒含量较少的盾构泥渣脱水处理方面已较为成熟,而对于黏粒含量较多的盾构泥渣需加入高效的调理剂改性以增强脱水性能,目前较高的脱水成本与调理剂污染处理是其亟需解决的问题。自然晾晒显然已不能满足效率与环保的要求;热干化脱水虽然适用范围广且脱水较为彻底,但其存在能耗大、成本高的缺陷;渗流脱水技术中的土工管袋法以及真空预压法对渗透性较大的泥渣具有较好的脱水效果;电渗法可适用于低渗透性黏土,然而其耗电量大且电极易腐蚀的缺陷还难以避免。目前盾构泥渣脱水处理主要存在设备适应性不足、能耗高与运维难、泥渣资源利用率低、新技术难以推广应用以及处理规范体系不完善等问题。未来应注重脱水设备向智能化、模块化、集成规模化三位一体方向的发展,同时实现高效的泥渣资源再利用,制定统一的脱水规范并鼓励脱水新技术的工程应用与推广。 展开更多

关键词 盾构隧道 泥渣 脱水技术

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考虑黏土蠕变特性的大埋深盾构复推总推力增量解析解研究 被引量：1

8

作者 王树英 钟嘉政 +1 位作者 付循伟 龚振宇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-150,共12页

由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹... 由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹性理论推导盾壳-地层径向接触应力的黏弹性解,进而通过积分和分段计算求解复推总推力增量与停机时间的理论关系式。结合水工盾构隧洞停机实例,对比复推总推力增量实际值与理论值。研究结果表明:复推总推力增量实际值与理论值平均相对误差为13.81%,验证了该解析解的可靠性;隧洞埋深越大,复推总推力增量越大,表明大埋深段停机需更关注复推推力控制;盾壳-地层界面摩阻力随超挖间隙增大而减小,而复推总推力增量随之增大;此外,总推力增量随着盾壳-地层界面摩擦因数减小而显著减小。因此,设置合适的超挖间隙和长时间停机时采取往盾壳外注入膨润土等润滑减阻措施能有效预防大埋深段停机的次生风险。 展开更多

关键词 黏土蠕变特性 盾壳-地层接触应力 复推总推力增量 超挖间隙 摩擦因数

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基于振动台试验的不同含石率土-石混合体边坡地震动响应差异性研究 被引量：1

9

作者 谢周州 赵炼恒 +3 位作者 李亮 黄栋梁 张子健 周靖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2324-2337,共14页

针对土-石混合体边坡动力响应特性尚不明确的问题,基于相似原理设计开展了3组不同含石率土-石混合体边坡大型振动台试验,系统地对比分析了不同含石率土-石混合体边坡动力响应的差异。研究结果表明:土-石混合体边坡在地震作用下的加速度... 针对土-石混合体边坡动力响应特性尚不明确的问题,基于相似原理设计开展了3组不同含石率土-石混合体边坡大型振动台试验,系统地对比分析了不同含石率土-石混合体边坡动力响应的差异。研究结果表明:土-石混合体边坡在地震作用下的加速度响应符合自由面效应,即边坡在近坡顶端处的加速度放大效应要明显强于坡体内,而不同含石率土-石混合体边坡在不同频率正弦波激振作用下的动力响应差异明显,这是因为不同含石率土-石混合体边坡结构的动力特性存在差异;地震作用下,模型边坡动土压力由边坡浅表层至坡体内部呈不断增大趋势,但由于坡体变形与损伤程度不同,不同含石率边坡整体的动土压力响应程度不同;且在地震波分级加载过程中,边坡不同部位处动土压力的突变可作为边坡产生动力破坏的依据;随着含石率的上升,地震作用下边坡整体的变形程度逐渐降低:20%含石率边坡表现为由浅层至深层的连续滑动,而40%与60%含石率的边坡变形则相对较小,40%含石率边坡仅表层岩土体发生滑移,60%含石率边坡仅浅表层土体发生剥落,含石率的提升对土-石混合体边坡起到了加固作用。 展开更多

关键词 地震滑坡 振动台试验 边坡工程 土-石混合体 动力响应

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基于非线性强度特征的深埋隧道围岩有限应变求解 被引量：1

10

作者 陈嘉骏 路喆津 +2 位作者 孟超 胡世红 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4148-4160,共13页

深埋隧道的围岩强度随着围压的增大而呈现出明显的非线性变化,且其具有高地应力这一显著特征使得准确评估隧道掘进过程中围岩的力学响应难以实现。引入岩石的非线性强度特征,建立深埋隧道围岩的对数应变方程,并考虑已有研究中大多忽略... 深埋隧道的围岩强度随着围压的增大而呈现出明显的非线性变化,且其具有高地应力这一显著特征使得准确评估隧道掘进过程中围岩的力学响应难以实现。引入岩石的非线性强度特征,建立深埋隧道围岩的对数应变方程,并考虑已有研究中大多忽略的岩石应变硬化特性,在有限差分循环迭代过程中使用当前节点的塑性剪切应变进行内部变量求解,提出基于统一应变硬化−应变软化本构模型和非线性剪胀模型的围岩弹塑性耦合有限应变解析方法。模型退化为小应变分析时,解析结果与经典理论解答基本一致,可以验证方法的有效性。影响参数分析表明:忽略岩石剪胀系数的非线性衰减将低估有限应变围岩的塑性区范围;随岩石剪胀特性的增强,洞壁位移、残余区半径和塑性区半径逐渐增加,且其增加幅度随围压减小而明显。岩石应变软化特性主要影响围岩残余区和软化区的占比,引起围岩位移的变化,其特性增强将显著减小塑性区半径。是否考虑岩石应变硬化特性对围岩塑性区范围的评估至关重要,但应变硬化特性的增强对塑性区的半径影响较小,其特性增强主要表现为对围岩软化区和硬化区占比的改变。采用该方法可有效评估深埋隧道有限应变围岩的塑性区范围,并为支护结构体系的设计提供理论指导。 展开更多

关键词 非线性强度特征 剪胀特性 应变硬化−应变软化 深埋隧道 有限应变

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膨胀土边坡的失稳特征与稳定性分析 被引量：25

11

作者 张震 林宇亮 +2 位作者 何红忠 张红日 杨果林 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期104-113,共10页

以湖北当阳某膨胀土边坡实体工程为依托,结合工程实际调研和现场测斜数据,观测上覆堆载和膨胀力作用下膨胀土边坡的失稳滑移位置及其形状特征,分析膨胀土边坡的滑动破坏特征及其致滑机制。结合膨胀土强度参数、膨胀力等物理力学指标,基... 以湖北当阳某膨胀土边坡实体工程为依托,结合工程实际调研和现场测斜数据,观测上覆堆载和膨胀力作用下膨胀土边坡的失稳滑移位置及其形状特征,分析膨胀土边坡的滑动破坏特征及其致滑机制。结合膨胀土强度参数、膨胀力等物理力学指标,基于Bishop法、Janbu法等基本思想,推导上覆堆载和膨胀力作用下的膨胀土边坡稳定性计算公式。基于工程实例,分析上覆堆载、位置以及膨胀力对膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在上覆堆载和水分入渗的作用下,当阳地区膨胀土边坡呈整体滑移破坏,呈现坡体后缘开裂、前缘圆弧状滑出的特征;堆载荷载增大、堆载距坡肩间距减小和膨胀力增加导致膨胀土边坡稳定系数持续下降;当膨胀力较小时,由改进的Janbu法和Bishop法得到的膨胀土边坡稳定系数接近;随着膨胀力增大,这2种方法所得的膨胀土边坡稳定系数差异增大。 展开更多

关键词 膨胀土边坡 上覆堆载 稳定性分析 极限平衡法

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浅埋偏压多洞室隧道洞口段施工力学特性现场试验研究 被引量：8

12

作者 林宇亮 卢思达 +3 位作者 杨果林 张沛然 帅建国 付雄 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4720-4731,共12页

对浅埋偏压多洞室连拱+小净距公路隧道洞口段施工时,隧道衬砌支护结构极易发生破坏,影响隧道施工安全和工程进度,为此,依托某浅埋偏压四洞并行公路隧道群实体工程,对动态施工下多洞室隧道群洞口段初衬及二衬的应力应变变化规律进行全过... 对浅埋偏压多洞室连拱+小净距公路隧道洞口段施工时,隧道衬砌支护结构极易发生破坏,影响隧道施工安全和工程进度,为此,依托某浅埋偏压四洞并行公路隧道群实体工程,对动态施工下多洞室隧道群洞口段初衬及二衬的应力应变变化规律进行全过程现场监测,研究不同施工工序下隧道支护结构的受力变形特性,分析后行隧道开挖对邻近先行施工完成隧道的影响规律,并提出相应的施工建议。研究结果表明:偏压浅埋侧车行洞初衬钢拱架在中隔墙搭接处变形最大,相比于隧道周边围岩,车行洞连拱间夹岩更不稳定;受地形偏压的影响,左、右车行洞呈明显的非对称受力特征,东、西侧人行和非机动车共用隧道非对称受力变形特征不显著;左车行洞(浅埋侧先行洞)初衬整体受力大于右车行洞(深埋侧后行洞)整体受力;隧道开挖对掌子面前方围岩存在“超前扰动效应”,浅埋侧隧道完成支护后,深埋侧衬砌偏压效应有所减弱。 展开更多

关键词 多洞室隧道群 浅埋偏压 施工力学特性

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地震作用下含岩桥边坡系统可靠性分析 被引量：2

13

作者 李亮 文子祥 +2 位作者 王中伟 唐高朋 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2572-2582,共11页

对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素。在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性。基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估。采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全... 对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素。在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性。基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估。采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全系数的计算公式,并利用拉丁超立方体抽样(LHS)方法估算其可靠性。以此确定不同的破坏模式对系统可靠性指标的影响程度,并分析不同的参数以及张拉裂缝位置对平面型岩质边坡可靠性的影响。研究结果表明:在系统可靠性评估过程中,LHS方法有着较高的计算效率。平面型岩质边坡各种破坏模式对系统可靠性的影响程度有所差异。张拉裂缝位于坡顶时其倾角以及水平地震因子对系统可靠性指标的影响均较为显著。边坡破坏概率随着块体裂隙连通率的增大而显著增加。 展开更多

关键词 系统可靠性 平面型岩质边坡 超立方体抽样 节理连通率 地震荷载

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水介质对高速铁路车-桥耦合系统动力响应的影响研究

14

作者 周智辉 沈浩杰 +1 位作者 蔡陈之 朱小杰 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期405-411,共7页

在列车运行过程中,水介质条件下导致的轮轨低黏着会直接影响列车的牵引、制动和曲线通过能力,尤其是高速列车,同时对桥梁动力响应产生影响。为保证高速动车组的安全运行,有必要就高速轮轨黏着对车-桥动力响应的影响展开详细的研究。以... 在列车运行过程中,水介质条件下导致的轮轨低黏着会直接影响列车的牵引、制动和曲线通过能力,尤其是高速列车,同时对桥梁动力响应产生影响。为保证高速动车组的安全运行,有必要就高速轮轨黏着对车-桥动力响应的影响展开详细的研究。以高速铁路动车组和混凝土简支箱梁桥为研究对象,基于ANSYS软件建立的桥梁结构有限元模型和SIMPACK软件建立的车辆模型及轮轨模型,通过车辆和桥梁子系统之间的相互关系建立考虑水介质作用下32 m桥跨下的车-轨-桥耦合振动联合仿真模型。采用改进的MJP-40型微型控制摩擦磨耗试验机展开室内试验,测得所需要的干、水介质条件下的轮轨黏着系数。将德国高速低干扰轨道不平顺谱生成的轨道不平顺样本作为车-桥耦合系统的初始激励源,选取车体振动加速度、轮对横移量、脱轨系数和桥梁动力响应(位移和加速度)作为评价指标,通过数值模拟仿真分别在不同车速和黏着系数条件下对高速铁路桥梁动力响应及桥上列车运行安全的影响进行研究。研究结果表明:干摩擦工况下,车-桥系统动力响应随着行车速度提高而增加,但均在现有规范限制内;与干摩擦工况相比较,水介质条件下的轮-轨黏着系数最大降低约52.6%,水介质条件下的低黏着系数会降低车辆振动加速度、脱轨系数和桥梁横向振动加速度。 展开更多

关键词 水介质 黏着系数 简支箱梁 车-桥耦合 动力响应

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穗莞深城际铁路高架车站振动实测与分析 被引量：4

15

作者 蔡陈之 邓苏鹏 +3 位作者 何旭辉 邹云峰 于可辉 吴业飞 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1395-1403,共9页

近年来,随着高速铁路的发展,城际列车引起的振动问题日益受到关注。为研究高架车站在列车进站、出站和越行时引起振动的差异,基于穗莞深城际铁路长安站的现场实测,分别在候车大厅和站台层布置三向振动测点,测试高速列车通过高架车站内... 近年来,随着高速铁路的发展,城际列车引起的振动问题日益受到关注。为研究高架车站在列车进站、出站和越行时引起振动的差异,基于穗莞深城际铁路长安站的现场实测,分别在候车大厅和站台层布置三向振动测点,测试高速列车通过高架车站内不同区域的振动水平。对得到的振动加速度数据,从时域、频域和Z振级3个方面进行分析,进而研究高架车站在列车进站、出站和越行时振动特性差异。研究结果表明:列车越行经过站台时,产生的振动加速度要远大于列车进站和出站,但越行时振动持续时间较短。列车引起车站振动加速度的振动峰值频率位于55~70 Hz范围内,越行时竖向加速度具有最大值,对应峰值频率为55 Hz。列车越行时,引起站台层的最大竖向Z振级接近限值。高架车站的振动从上层传递到下层时,在部分低频频段会发生振动放大现象,且越行时的振动放大最为明显。列车引起的振动从轨道梁传递到远处时,高频段的振动衰减值要明显大于低频段的衰减值。高架车站中间站厅层的振动加速度,随着到轨道中心线距离的增加不会持续减小,这一数值与高架车站振动传递结构(墩、柱)的布置位置有关,在某些距离振动加速度会出现放大。 展开更多

关键词 高架车站 振动 现场测试 列车越行 Z振级

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波形钢腹板钢梁日照非均匀温度场试验研究与数值仿真 被引量：2

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作者 黄石基 蔡陈之 +3 位作者 邹云峰 何旭辉 杨国琛 苏成玉 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2913-2922,共10页

波形钢腹板钢梁作为一种新型结构形式,凭借其优良的力学性能在桥梁工程中得到了广泛应用,但目前对于波形钢腹板钢梁日照温度场的研究尚且不足。针对波形钢腹板钢梁日照温度场开展实验研究,探求波形钢腹板钢梁日照温度场分布规律。实验... 波形钢腹板钢梁作为一种新型结构形式,凭借其优良的力学性能在桥梁工程中得到了广泛应用,但目前对于波形钢腹板钢梁日照温度场的研究尚且不足。针对波形钢腹板钢梁日照温度场开展实验研究,探求波形钢腹板钢梁日照温度场分布规律。实验期间所有测点的温度变化均以日为周期进行波动,与大气温度的变化趋势较为接近。波形钢腹板特殊的几何形式导致波形钢腹板钢梁不同截面的温度分布有着明显的差异,钢梁截面III的温度最高,截面II温度次之,而截面I的温度最低。波形钢腹板钢梁日照温度场表现出明显的非均匀性,实验期间截面I,II,III最大竖向温度梯度分别可达10.2,10.1和7.9℃。利用COMSOL有限元软件建立波形钢腹板钢梁日照温度场数值仿真模型,并利用日照温度场实验数据对该模型的准确性进行验证。钢梁截面I,II,III测点的AAE分别为1.2,1.1和0.9℃,MAE分别为3.1,3.1和3.0℃。基于热力学稳态分析理论,提出一种波形钢腹板钢梁日照温度场的简易计算方法,并利用温度实验数据检验了该计算方法的准确性,该方法可为实际工程中的钢梁温度场计算提供一种简单有效的工具。 展开更多

关键词 波形钢腹板 钢梁 非均匀温度场 试验研究 数值模拟

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脉动风和车辆荷载联合作用下中央扣对悬索桥吊索疲劳损伤的影响 被引量：2

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作者 严磊 李嘉隆 何旭辉 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1393-1406,共14页

以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-... 以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-车-桥耦合振动分析模型,分析桥梁结构在脉动风和车辆荷载单独与联合作用下的动力响应;其次,采用雨流计数法统计跨中短吊索的应力时程,得到吊索的应力幅值、应力均值和循环次数;最后,基于Miner损伤线性累计理论分析中央扣对跨中短吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度的影响。研究结果表明:中央扣对悬索桥竖弯刚度影响较小,但会提高悬索桥的纵飘刚度和反对称扭转刚度,显著减小荷载作用下缆梁相对位移和跨中短吊索的弯曲应力;中央扣不会改变脉动风荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,但会改变车辆荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,并显著降低缆梁相对位移对车速的敏感性;在脉动风和车辆荷载联合作用下,跨中短吊索的等效总应力幅值小于脉动风和车辆荷载单独作用下等效应力幅值的叠加值;在脉动风和车辆荷载联合作用下,中央扣会显著减小跨中短吊索尤其是靠近中央扣位置处吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度。因此,中央扣可以有效提高悬索桥跨中短吊索的疲劳寿命。 展开更多

关键词 悬索桥 风-车-桥耦合振动 中央扣 动力特性 缆梁相对位移 疲劳损伤

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基于有效应力原理的泡沫改良粗粒土不排水残余剪切强度计算模型 被引量：1

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作者 钟嘉政 王树英 +1 位作者 冯志耀 朱汉标 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2614-2623,共10页

泡沫常用于土压平衡盾构渣土改良,流动性良好的泡沫改良粗粒渣土有利于盾构进排土顺畅和土舱压力传递,进而避免地层过大变形和失稳。从泡沫改良粗粒土不排水压缩和剪切机理出发,推导了不排水条件下带压泡沫改良粗粒土流动大变形后的残... 泡沫常用于土压平衡盾构渣土改良,流动性良好的泡沫改良粗粒渣土有利于盾构进排土顺畅和土舱压力传递,进而避免地层过大变形和失稳。从泡沫改良粗粒土不排水压缩和剪切机理出发,推导了不排水条件下带压泡沫改良粗粒土流动大变形后的残余剪切强度统一理论模型。首先基于理想气体定律和土的有效应力-应变双曲线方程求解不排水一维压缩时的有效应力,然后推导不排水剪切引起的超孔隙压力和残余状态下剪切强度与有效应力的关系式,再构建剪切速率相关的残余剪切强度计算模型。采用不排水加压十字板剪切试验验证了计算模型的准确性,试验值与理论值的平均误差约10%,表明该计算模型可用于确定泡沫改良粗粒土连续流动时的残余剪切强度。最后开展了影响因素分析,竖向总应力增大能提高残余剪切强度,而泡沫注入比增加能降低残余剪切强度;残余状态下流动大变形泡沫改良粗粒土的屈服应力和塑性黏度均与竖向总应力呈正相关,而与泡沫注入比呈负相关。 展开更多

关键词 泡沫改良粗粒土 剪切大变形连续流动 有效应力 率相关残余剪切强度 不排水加压十字板剪切试验

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基于节段同步测力的桁架梁二维气动导纳直接识别

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作者 史明杰 严磊 +2 位作者 何旭辉 张裕名 邹云峰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3529-3540,共12页

基于节段同步测力技术,推导桁架梁二维气动导纳的直接识别法,并研究湍流场非各向同性成分对二维气动导纳识别的影响。研究结果表明:直接识别法能有效识别桁架梁二维气动导纳;有必要修正湍流场非各向同性成分,以保证二维气动导纳识别不... 基于节段同步测力技术,推导桁架梁二维气动导纳的直接识别法,并研究湍流场非各向同性成分对二维气动导纳识别的影响。研究结果表明:直接识别法能有效识别桁架梁二维气动导纳;有必要修正湍流场非各向同性成分,以保证二维气动导纳识别不受抖振力展向相干函数组合选取的影响;桁架梁二维气动导纳大于其三维气动导纳,升力二维气动导纳在高频段大于相应Sears函数值;基于节段同步测力技术提出的桁架梁二维气动导纳直接识别法适用于其他桥梁断面(例如流线型箱梁断面)的二维气动导纳识别。 展开更多

关键词 抖振 二维气动导纳 节段同步测力 桁架梁 非各向同性 节段抖振力相干函数

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