循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究 被引量：3

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作者 肖源杰 张冲冲 +1 位作者 王萌 华文俊 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期125-137,共13页

为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗... 为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等。研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75~22.4 mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230 kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36~5.2 mm,平均磨耗深度为0.03~0.62 mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI 3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度一致,并且更为灵敏;试样轴向累积塑性应变、阻尼比与回弹模量均随动应力幅值的增大而增大。研究结果可为重载铁路散粒体有砟道床长期服役性能劣化评估及其养护维修提供理论依据和技术参考。 展开更多

关键词 道砟 循环加载三轴试验 三维激光扫描 颗粒破碎 磨耗深度

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基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构动力响应分析 被引量：3

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作者 卢小永 刘聪 +2 位作者 雷明锋 冯涛 赵晨阳 《铁道建筑》 北大核心 2021年第3期46-50,共5页

为分析基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构的动力响应特性,确定其潜在易损部位,依托大秦铁路摩天岭隧道工程,采用有限元软件ABAQUS建立列车-隧道-围岩一体化三维数值模型,分析列车荷载单独作用和围岩压力与列车荷载共同作用两种工况下... 为分析基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构的动力响应特性,确定其潜在易损部位,依托大秦铁路摩天岭隧道工程,采用有限元软件ABAQUS建立列车-隧道-围岩一体化三维数值模型,分析列车荷载单独作用和围岩压力与列车荷载共同作用两种工况下基底空洞对铺底结构的影响。结果表明:基底空洞会明显增加隧道铺底结构的动力响应,列车荷载单独作用下有空洞时铺底结构底面的最大主应力比无空洞时增加约1.25倍,围岩压力与列车荷载共同作用下有空洞时铺底结构顶面的最大主应力比无空洞时增大31%;围岩压力会对列车动力响应造成较大影响,在围岩压力和列车荷载共同作用下无空洞时铺底结构底面测点的最大主应力时程曲线振幅为130 kPa,比列车荷载单独作用时增大21%;靠近隧道中心线侧的轨道正下方和侧沟处为隧道铺底结构的潜在易损部位。 展开更多

关键词 重载铁路隧道 动力响应 数值模拟 铺底结构 基底空洞 围岩压力 列车荷载 主应力

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建筑固废再生骨料及矿碴粉与水泥联合固化的淤泥强度及微观结构研究 被引量：4

3

作者 周震 何庆宇 +4 位作者 肖源杰 董娜 曹竞荣 杨涛 孙向东 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期677-689,共13页

采用建筑固废再生骨料、高炉矿粉和普通硅酸盐水泥联合制备固化剂,对河湖疏浚淤泥进行改良固化,在提高多源工业固废资源化利用的同时,以期解决巨量淤泥强度低、含水量高、水稳性差等路基工程应用难题。首先,以固化淤泥的7 d无侧限抗压强... 采用建筑固废再生骨料、高炉矿粉和普通硅酸盐水泥联合制备固化剂,对河湖疏浚淤泥进行改良固化,在提高多源工业固废资源化利用的同时,以期解决巨量淤泥强度低、含水量高、水稳性差等路基工程应用难题。首先,以固化淤泥的7 d无侧限抗压强度(q_(u,7))为性能评价指标,采用Box-Behnken方法设计了以固化改良剂材料类型为三因素、材料的不同掺量为三水平的室内试验,建立了固化淤泥q_(u,7)的二次多项式响应面模型。结合响应面模型,考虑固化淤泥的材料成本,基于增广拉格朗日乘数法获得了满足规范强度要求的最优配比。同时使用X射线衍射和扫描电镜等微观分析手段,探究了固化淤泥产物形成及其微细观孔隙结构分布特性,揭示了水泥-高炉矿粉-建筑固废再生骨料复合体系的协同固化机理。研究结果表明,最优固化剂掺量为水泥∶高炉矿粉∶建筑固废再生骨料=5%∶7.8%∶13.8%,这与验证试验得到的结果相近;此时固化1 m~3淤泥为路基填料的材料成本为94元,固化淤泥q_(u,7)可达2.5 MPa,满足我国中、轻交通下高速公路及一级公路水泥稳定材料的使用要求;固化淤泥强度提升主要来源于水泥与高炉矿粉的水化反应及火山灰反应,其中生成的C-S-H等产物有效填充了天然淤泥的孔隙,增强了土颗粒间的黏聚力,而建筑固废再生骨料对于提升强度的作用相对有限,仅在一定掺量范围能通过为土体提供必要的骨架从而提升固化淤泥的强度。研究结果为利用多源固废材料协同固化淤泥并应用于路基填料的配比设计提供参考依据。 展开更多

关键词 淤泥固化 固体废物 响应面法 路基工程 最优配比 固化机理

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钢渣骨料多孔结构对沥青混合料低温抗裂性能的影响机制 被引量：5

4

作者 曾辉 沈泽涵 +4 位作者 郅晓 黄毅 李婷玉 陈宇亮 肖源杰 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期82-93,共12页

钢渣骨料的多孔结构对沥青混合料低温抗裂性能影响的宏细观机制尚不掌握,不利于钢渣骨料沥青路面长期性能的有效保持。针对此不足,基于室内低温弯曲试验,构建了可表征钢渣骨料多孔结构的沥青混合料小梁试样精细化离散元模型,进而开展了... 钢渣骨料的多孔结构对沥青混合料低温抗裂性能影响的宏细观机制尚不掌握,不利于钢渣骨料沥青路面长期性能的有效保持。针对此不足,基于室内低温弯曲试验,构建了可表征钢渣骨料多孔结构的沥青混合料小梁试样精细化离散元模型,进而开展了不同的钢渣孔隙率和开口孔隙沥青填充度下的虚拟低温弯曲试验,量化分析了钢渣多孔结构对试样整体强度和细观断裂性能的影响规律及机制。试验研究结果表明:多孔钢渣骨料仅可替代粒径大于2.36 mm的粗骨料,控制钢渣加热温度并延长湿拌时间可确保沥青胶浆充分填充钢渣骨料表面孔隙;离散元数值模拟结果表明钢渣骨料表面开口孔隙附近出现应力集中,裂缝贯通钢渣开口孔隙;钢渣骨料表面孔隙率越高,则峰值应力越低,裂缝越易从开口孔隙处发育;峰值应力随钢渣骨料表面开口孔隙沥青胶浆填充度的降低而显著降低;钢渣骨料表面孔隙对沥青胶浆的吸收作用会显著影响裂缝萌生路径及混合料的低温抗裂性能,裂缝易在钢渣孔洞附近萌生,且开口孔隙无沥青填充时此裂缝扩展特征更明显;钢渣骨料表面孔隙可增强沥青-钢渣界面的黏结性能,但开口孔隙过大会导致应力集中且易萌生裂缝。在实际工程中建议控制大孔隙钢渣骨料含量,并确保沥青砂浆充分填充钢渣骨料表面孔隙,以提高其低温抗裂性能。 展开更多

关键词 钢渣 多孔结构 沥青混合料 低温开裂 细观损伤 离散元

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基础变形对弹性支承块式无砟轨道变形及离缝影响研究

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作者 曾志平 吴霁崟 +4 位作者 王卫东 王继军 徐磊 李桩 刘卓 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期602-612,共11页

为探明弹性支承块式无砟轨道结构在基础变形恶劣地质条件下的变形规律,采用Abaqus有限元软件建立隧道段弹性支承块式无砟轨道精细化数值仿真模型,在考虑弹性支承块式无砟轨道道床板直接构筑于仰拱上的特殊结构形式前提下,以仰拱余弦型... 为探明弹性支承块式无砟轨道结构在基础变形恶劣地质条件下的变形规律,采用Abaqus有限元软件建立隧道段弹性支承块式无砟轨道精细化数值仿真模型,在考虑弹性支承块式无砟轨道道床板直接构筑于仰拱上的特殊结构形式前提下,以仰拱余弦型不均匀沉降作为基础变形输入形式,分析幅值、波长对钢轨位移、道床板位移及道床板与基础间离缝及脱空高度与长度的影响,提出基础变形作用下弹性支承块式无砟轨道的薄弱位置及最不利变形形式。研究结果表明:1)当基础变形形式为余弦型不均匀沉降时,钢轨变形形式与基础变形形式一致性较高,道床板变形形式一致性较低;结构沉降随基础沉降幅值增大而增大,基础沉降波长对结构沉降最大值影响较小;沉降中心出现沉降最大值,沉降端部出现小幅上拱;2)当沉降幅值与波长不变时,由于道床板的纵向不连续性,沉降中心为板中的情况变形较为缓和,沉降中心为板端的情况变形较为剧烈;3)层间离缝及脱空高度随沉降幅值的增大而增大,随沉降波长的增大而减小;随沉降幅值的增大而增大,随沉降波长的增大先增大后减小;基础沉降波长小于40 m时,只要发生沉降即需进行检查修补;基础沉降波长超过80 m时,可不进行离缝修补。综上所述,沉降幅值与轨道结构变形呈正相关;道床板的纵向不连续使得结构沉降与离缝突变性强,极大恶化轨道结构力学性能。研究结果可为基础变形地段弹性支承块式无砟轨道的优化设计与运维养修提供参考与依据。 展开更多

关键词 基础变形 弹性支承块式无砟轨道 钢轨不平顺 层间离缝 有限元分析

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轨下垫板窜出对扣件纵向阻力的影响研究——以WJ-8型小阻力扣件为例

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作者 曾志平 刘卓 +4 位作者 李沛成 王卫东 张志鹏 黄志斌 段廷发 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2114-2125,共12页

大跨长联桥上无缝线路由于受温度力、制动力等附加力影响,梁轨之间频繁产生相对伸缩位移,导致梁端位置扣件轨下垫板窜出。为了研究轨下垫板窜出对小阻力扣件纵向阻力的影响,以WJ-8型小阻力扣件为例,分析轨下垫板窜出时的状态,将影响因... 大跨长联桥上无缝线路由于受温度力、制动力等附加力影响,梁轨之间频繁产生相对伸缩位移,导致梁端位置扣件轨下垫板窜出。为了研究轨下垫板窜出对小阻力扣件纵向阻力的影响,以WJ-8型小阻力扣件为例,分析轨下垫板窜出时的状态,将影响因素总结为垫板受力面积减小和垫板挡肩受钢轨与铁垫板挤压2个方面。据此,分别开展无挡肩垫板扣件和有挡肩垫板扣件在不同扭矩及垫板窜出量下的纵向阻力室内试验,通过将垫板挡肩去除,研究垫板受力面积减小对扣件纵向阻力的影响,并与正常垫板扣件试验进行对比,研究挡肩受挤压对扣件纵向阻力的影响。试验结果表明:1)无挡肩垫板扣件试验结果表明,垫板受力面积减小会使扣件滑移阻力减少2.7%~5.6%,对扣件纵向滑移曲线的影响较小;2)垫板挡肩受挤压程度增大会显著改变扣件纵向滑移特征曲线及滑移点,挡肩受挤压稳定后会使扣件滑移阻力增大约24.9%~40.3%;3)不同垫板窜出量下,有挡肩垫板扣件纵向阻力明显大于无挡肩垫板扣件纵向阻力;在垫板挡肩挤压稳定后,前者纵向阻力值为后者的1.29~1.36倍;4)扣件滑移阻力-位移曲线与扣件安装扭矩正相关,拟合了有挡肩垫板扣件不同扭矩及垫板窜出量下纵向阻力-位移曲线的幂指数函数,为使小阻力扣件滑移阻力满足(4±1) kN的使用要求,现场发现扣件垫板窜出超过15 mm应及时复原或更换部件。研究成果可为无缝线路状态的预测计算及现场维护检修提供参考。 展开更多

关键词 扣件系统 纵向阻力 垫板窜出 WJ-8型小阻力扣件 无缝线路

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扣件横向刚度对地铁小半径曲线轨道动力特性的影响

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作者 曾志平 唐杰 +3 位作者 田春雨 李平 吴达 李沛成 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3979-3991,共13页

为揭示地铁小半径曲线条件下扣件横向刚度对轨道动力特性的影响规律,在曲线半径为350 m的线路上,建立6节编组车辆-轨道-隧道刚柔耦合动力学模型,通过设置5种不同的扣件横向刚度工况(即扣件横向刚度分别为10、20、30、40和50 kN/mm),对... 为揭示地铁小半径曲线条件下扣件横向刚度对轨道动力特性的影响规律,在曲线半径为350 m的线路上,建立6节编组车辆-轨道-隧道刚柔耦合动力学模型,通过设置5种不同的扣件横向刚度工况(即扣件横向刚度分别为10、20、30、40和50 kN/mm),对比分析行车动力学性能指标、减振效果和轨道系统振动特性的差异性。研究结果表明:1)当扣件横向刚度由10 kN/mm增大至50 kN/mm时,车体横向加速度降幅65.5%,横向Sperling指标降幅27.3%,横向力增幅46.0%,脱轨系数等其他指标受其影响较小。2)当行车速度发生变化时,低扣件横向刚度区间(10~20 kN/mm)引起内轨和外轨的横向位移和扭转角变化更明显。3)当扣件横向刚度由50 kN/mm减小至10 kN/mm时,隧道壁减振量达2.77 dB。4) 5种工况的轨道纵向振动衰减率均在2.2~2.6 dB·m^(-1)范围内,对应的频率临界点分别为88、115、152、189和226 Hz。扣件横向刚度增大会影响90~200 Hz频段内的振动响应,对700 Hz以上频段的影响较弱。研究成果可为地铁小半径曲线扣件减振及系统固有振动特性研究提供参考。 展开更多

关键词 扣件横向刚度 横向位移 扭转角 减振效果 振动衰减率 钢轨位移导纳

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摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力的影响

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作者 曾志平 唐杰 +4 位作者 吴达 李平 冯宁 李沛成 田春雨 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2789-2799,共11页

为研究摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力以及接触斑面积的影响规律,基于SIMPACK动力学软件,分别设置内轨和外轨的摩擦因数为0.2、0.3、0.4并组合成9种不同的工况,计算内轨和外轨在半径为350 m的圆曲线线路中的最大法向、纵向和切向应... 为研究摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力以及接触斑面积的影响规律,基于SIMPACK动力学软件,分别设置内轨和外轨的摩擦因数为0.2、0.3、0.4并组合成9种不同的工况,计算内轨和外轨在半径为350 m的圆曲线线路中的最大法向、纵向和切向应力与对应的接触斑面积。研究结果表明;1)内轨应力集中于钢轨中心偏右的轨面区域,外轨应力集中于轨角区域;2)外轨法向应力约为内轨法向应力的1.28倍,外轨纵向和切向应力分布以拉力产生的负应力为主导,接触区域部分受拉、部分受压,产生蠕滑现象,导致侧磨;3)内轨和外轨的法向、切向应力变化与摩擦因数呈线性关系,纵向应力与摩擦因数具有非线性特征;4)摩擦因数的取值对法向接触斑面积无明显影响,当摩擦因数分别在0.2~0.3、0.3~0.4范围内时,内轨和外轨的纵向、切向接触斑面积变化更加显著。研究成果可为进一步揭示轮轨接触疲劳磨耗等问题提供参考依据。 展开更多

关键词 轮轨接触 三向应力 接触斑面积 摩擦因数 小半径曲线

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循环荷载下有砟道床复合轨枕力学特性研究

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作者 曾志平 李沛成 +4 位作者 徐榕 李平 叶梦旋 田春雨 吴达 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第7期26-31,共6页

研究目的:为了分析和比较在有砟轨道上铺设复合轨枕和混凝土轨枕时,列车循环荷载下轨枕本身及道床力学性能差异,本文通过将有限差分方法及离散元两种数值算法进行耦合计算,建立铺设混凝土轨枕及复合轨枕的有砟道床数值计算模型,将列车... 研究目的:为了分析和比较在有砟轨道上铺设复合轨枕和混凝土轨枕时,列车循环荷载下轨枕本身及道床力学性能差异,本文通过将有限差分方法及离散元两种数值算法进行耦合计算,建立铺设混凝土轨枕及复合轨枕的有砟道床数值计算模型,将列车荷载简化为正弦荷载,施加在钢轨位置上,计算比较两种模型的各力学指标特点及振动加速度峰值变化规律,对比分析两种轨枕的不同受力特点。研究结论:(1)受力时,由于道砟的离散性,轨枕的垂向动应力呈现出非均匀分布,在轨枕中下部区域的中间位置,复合轨枕的垂向动应力明显小于混凝土轨枕,且混凝土轨枕与道砟间的最大接触力大于复合轨枕;(2)提高荷载频率对道砟间的接触力影响不大;提高荷载峰值会使道砟间的接触力有显著的提高;(3)随着循环荷载的峰值及频率的增大,两种轨枕上的振动加速度峰值也随之增大,其中复合轨枕的振动加速度峰值略大于混凝土轨枕,但铺设复合轨枕的道床振动加速度峰值小于铺设混凝土轨枕道床;(4)本研究结果可为复合轨枕的设计、施工、养护和维修提供参考。 展开更多

关键词 复合轨枕 混凝土轨枕 有砟道床 接触力 振动加速度

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多点接触对单颗粒破碎影响的离散元研究

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作者 谭攀 肖源杰 +3 位作者 王萌 华文俊 王小明 彭友全 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1405-1416,共12页

道砟颗粒破碎是铁路工程稳定性研究中的重要问题之一,现有关于颗粒破碎的研究大都基于2个接触点的单颗粒破碎实验,实际上颗粒同时受多个接触点作用,颗粒的破碎特性在很大程度上取决于其接触点(配位数)的数量,而目前对多接触条件下颗粒... 道砟颗粒破碎是铁路工程稳定性研究中的重要问题之一,现有关于颗粒破碎的研究大都基于2个接触点的单颗粒破碎实验,实际上颗粒同时受多个接触点作用,颗粒的破碎特性在很大程度上取决于其接触点(配位数)的数量,而目前对多接触条件下颗粒破碎的准则和模式尚不完全了解。为此,本文开展道砟单颗粒压缩试验获取单颗粒破碎强度和能量,采用离散元法建立黏结多面体单颗粒数值模型,通过单颗粒破碎试验结果对数值模型细观参数进行标定。在颗粒表面安装刚性屏蔽墙来研究相邻晶粒的力学约束效应,基于标定的数值模型研究不同粒径颗粒下配位数对破碎强度、接触力链、破碎模式和破碎准则的影响。研究结果表明:颗粒破碎强度随配位数增加而增加,粒径越小,增幅越大;当配位数较低时,颗粒倾向于破碎成几块,随着配位数增加,颗粒倾向于粉碎性破坏,子颗粒体积分布由正态分布向Gamma分布转变,接触力链向逐渐向屏蔽墙延伸;当配位数大于10时,基于应力张量的颗粒破碎准则(最大主应力准则σ1、八面体剪应力准则q、平均应力准则p)和局部接触力的颗粒破碎准则(最大接触力准则F_(max))不再适用。所得结论对工程实践和进一步采用离散元法研究可破碎颗粒材料具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 离散元法 颗粒破碎 配位数 道砟 破碎准则

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9号道岔区铺设减振垫浮置板的行车安全性及舒适性研究 被引量：4

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作者 曾志平 曾强 +4 位作者 郭无极 王卫东 李秋义 何永春 岑尧 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1015-1024,共10页

地铁道岔区在基本轨、尖轨处以及道岔钢轨接头处存在大量钢轨不连续地段,轮轨相互作用强烈,轨道系统振动明显,减振垫浮置板轨道作为一种高等减振措施已应用于地铁线路道岔区。为探究减振垫浮置板应用于9号道岔的适用性,并作为减振地段... 地铁道岔区在基本轨、尖轨处以及道岔钢轨接头处存在大量钢轨不连续地段,轮轨相互作用强烈,轨道系统振动明显,减振垫浮置板轨道作为一种高等减振措施已应用于地铁线路道岔区。为探究减振垫浮置板应用于9号道岔的适用性,并作为减振地段与普通无砟轨道的过渡段的可行性,以某地铁高架9号道岔为研究对象,建立桥上道岔三维有限元模型,仿真分析地铁B型车在120 km/h直向过岔和30 km/h侧向过岔的情况下,列车的行车安全性、舒适性以及轨下结构形变。对比在9号单开道岔区域设置的2种刚度过渡方式的优劣及其减振效果,较为系统地论证了在9号道岔区域铺设减振垫浮置板的可行性。研究结果表明:1)列车通过铺设减振垫浮置板的9号道岔区域时,浮置板位移极值出现在转辙区域和心轨区域,最大位移出现在尖轨位置,可增大尖轨处单板橡胶垫支承刚度,以保证轨道结构变形均匀;2)列车逆向侧向通过设置过渡段的减振垫浮置板道岔区时,2级过渡方式的车体最大垂向加速度、最大横向加速度、最大脱轨系数、最大轮重减载率、轨道刚度变化率以及减振效果等指标均优于1级过渡方式;3)在道岔区铺设减振垫浮置板,列车直向和侧向通过时的行车安全性和舒适性均能满足相关评价指标,且2级过渡方式更优。研究结果可为后续道岔区减振设计研究提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 减振垫浮置板 道岔 过渡段 车辆-轨道耦合动力学 轨道刚度变化率

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基于失稳模量理论的降雨条件下非饱和边坡流滑与滑移失稳机理研究 被引量：4

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作者 冯学茂 刘敏 +2 位作者 宋祉辰 赵炼恒 林宇亮 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期81-91,共11页

基于经典塑性理论,利用失稳模量(HIN)的概念建立了非饱和土的渗流稳定性准则;针对非饱和土边坡常出现的失稳形式(即有限滑移失稳和快速流动失稳),通过引入考虑基质吸力依赖性的弹塑性本构模型,给出了识别边坡不同失稳模式的HIN表达式;... 基于经典塑性理论,利用失稳模量(HIN)的概念建立了非饱和土的渗流稳定性准则;针对非饱和土边坡常出现的失稳形式(即有限滑移失稳和快速流动失稳),通过引入考虑基质吸力依赖性的弹塑性本构模型,给出了识别边坡不同失稳模式的HIN表达式;对于具有潜在液化能力的松散火山灰土给出了理论模型参数的标定方式;在此基础上,预测了火山灰土边坡出现的失稳模式以及相应的失稳含水率,通过与室内水槽试验结果对比验证了理论模型的正确性和合理性,结果显示,结合无限边坡模型与失稳模量理论可进一步推导出不同失稳模式下的边坡安全系数表达式,二者互为验证;最后,通过参数分析研究了各模型参数对边坡在不同边界条件下失稳模式的影响.研究结果可进一步明晰降雨条件下非饱和土边坡出现不同失稳模式的内在机理,以便为渗流边坡稳定性的评估与设计提供相应的指导. 展开更多

关键词 非饱和土边坡 失稳模式 弹塑性本构模型 失稳模量 水槽试验 安全系数

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小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型简化研究 被引量：2

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作者 唐启辉 曾志平 +4 位作者 李秋义 尹华拓 李平 刘卓 张天琦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1023-1034,共12页

为更简便地建立小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型,降低计算成本并保证计算精度的可靠性,本文比较分析不同简化程度的模型。首先,依据已有桥上无缝线路模型的形式,通过不同程度简化桥梁上部结构,由简到繁确立了单刚臂模型、多刚臂模... 为更简便地建立小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型,降低计算成本并保证计算精度的可靠性,本文比较分析不同简化程度的模型。首先,依据已有桥上无缝线路模型的形式,通过不同程度简化桥梁上部结构,由简到繁确立了单刚臂模型、多刚臂模型、准梁格模型、平面壳模型、空间壳模型、实体模型共6种模型,并通过扣件横向和纵向阻力试验取得了模型的关键参数;其次,以曲线半径为200 m的(40+50+50+40) m连续梁桥为实例,计算了桥上无缝线路在伸缩、挠曲、制动和断轨等其他组合工况下的结果;最后,以实体模型的计算结果为基准,将前5种模型的计算结果与实体模型的进行对比,通过欧几里得距离量化分析了各模型的计算精度。研究结果表明:综合考虑模型复杂程度和计算精度,多刚臂模型和准梁格模型相比于空间壳模型性价比更高,梁格法在桥梁工程中被大量用于异形桥梁计算,且支座分布以及边界条件更符合实际情况。因此,推荐在进行小半径曲线梁桥的无缝线路计算时采用准梁格模型。 展开更多

关键词 小半径曲线梁桥 无缝线路 有限元模型 纵向附加力 欧几里得距离

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强降雨作用下引入分形理论的浅层边坡入渗及稳定性分析 被引量：3

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作者 张小东 路喆津 +2 位作者 刘敏 杨峰 赵炼恒 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期140-150,共11页

为探究降雨过程中土体实际入渗能力动态变化对边坡降雨入渗规律及其稳定性的影响,从土体级配特征的角度出发,首先基于分形理论推导了不同级配特征土体的饱和渗透系数分析模型;进一步考虑入渗区椭圆形过渡带的影响,根据不同降雨历时下过... 为探究降雨过程中土体实际入渗能力动态变化对边坡降雨入渗规律及其稳定性的影响,从土体级配特征的角度出发,首先基于分形理论推导了不同级配特征土体的饱和渗透系数分析模型;进一步考虑入渗区椭圆形过渡带的影响,根据不同降雨历时下过渡带与入渗区的厚度比例关系对入渗区等效渗透系数进行实时修正,提出了不同级配特征土体的改进GA入渗模型;最后,基于改进GA入渗模型建立了考虑土体抗剪强度随级配特征及降雨时间变化的浅层边坡稳定性分析修正模型。与已有结果对比表明建立的模型能够准确地表征降雨过程中土体入渗状态及剪切强度变化特征。参数分析表明:土体孔隙分布特征与饱和渗透系数具有明显的正相关关系,其直接影响坡体水分剖面分布及坡面径流出现时间;湿润峰推移速率随坡体初始含水率的增大而加快,致使相同降雨历时下入渗区过渡带占比减小,进而实时影响入渗区等效渗透系数;坡体过渡带稳定性受土体级配特征及初始含水率的影响较为显著,坡体容易在过渡带发生失稳破坏。故在强降雨作用下边坡的失稳分析中,需额外注意入渗区过渡带的稳定性。 展开更多

关键词 非饱和土 降雨入渗规律 分形理论 渗透系数 初始含水率

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基于机器视觉的大跨长联桥上无缝线路小阻力扣件纵向服役状态监测研究 被引量：3

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作者 黄志斌 曾志平 +4 位作者 叶梦旋 黄旭东 饶惠明 段廷发 肖燕财 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期409-418,共10页

以福厦高铁渔溪特大桥为例,提出一种基于机器视觉的小阻力扣件纵向服役状态监测方案,以获取大跨长联桥上无缝线路钢轨纵向变形与复合垫板窜出的时变特征;同时,结合梁轨温度与梁端位移测试结果,分析梁体温度、钢轨温度、梁端累积位移、... 以福厦高铁渔溪特大桥为例,提出一种基于机器视觉的小阻力扣件纵向服役状态监测方案,以获取大跨长联桥上无缝线路钢轨纵向变形与复合垫板窜出的时变特征;同时,结合梁轨温度与梁端位移测试结果,分析梁体温度、钢轨温度、梁端累积位移、梁轨相对位移与垫板窜出量之间的相关性。研究结果表明:根据图像识别结果,钢轨在监测阶段将随温度变化产生不同方向的伸缩,且钢轨位移略大于垫板窜出量。钢轨昼夜温差要显著大于桥面气温以及连续梁梁内气温、顶板温度、腹板温度,且梁体温度变化幅度显著比钢轨的小,其原因在于钢轨的比热容较小,在同等热量输入输出时产生的温度变化幅度较大。梁端纵向位移随温度变化幅度较小,最大日位移为0.15 mm;在监测周期内,梁端累积位移呈波动减小趋势,即梁体发生了缓慢收缩,其原因在于夏季到秋季时气温逐渐降低,且最大平均位移变化速率为0.09 mm/d。梁体温度、钢轨温度、梁端累积位移、梁轨累积相对位移和垫板窜出量之间的相关系数均大于0.8,说明其相关性较大,且均呈较好的正相关关系。通过基于机器视觉的小阻力扣件状态监测方法,可见小阻力扣件在福厦高铁渔溪特大桥区段具有较好的纵向服役状态,且监测周期内线路状态均正常,验证了此类方案在小阻力扣件现场监测中的适用性。 展开更多

关键词 大跨长联桥 无缝线路 机器视觉 小阻力扣件 纵向服役

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滇中引水隧洞砾质土地层盾构渣土饼化控制技术 被引量：3

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作者 龚振宇 肖钢 +3 位作者 雷波 令凡琳 王树英 朱汉标 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第4期145-152,共8页

砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水... 砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水率试验探究分散型泡沫改良渣土的塑流性特征,提出砾质土地层盾构渣土饼化风险控制技术,并通过现场跟踪试验对饼化控制技术进行验证。研究结果表明:(1)分散型泡沫剂发泡倍率随着浓度增加而增长,随发泡压力增加呈先增后减趋势,在发泡压力为0.3 MPa时获得最佳发泡倍率;(2)分散型泡沫剂能有效改善砾质土渣土塑流性,降低砾质土渣土液塑限,进而降低渣土饼化风险;(3)提出砾质土渣土改良参数建议值并应用于实际工程,应用后盾构总推力、扭矩明显降低且离散程度减小,盾构推进速度明显提升,验证了砾质土地层盾构渣土饼化控制技术的合理性。 展开更多

关键词 土压平衡盾构 砾质土 饼化 坍落度试验 液塑限 掘进参数

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基于迁移颗粒振动能量的粒料基层填料压实质量评价 被引量：2

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作者 王萌 肖源杰 +5 位作者 孔坤锋 于群丁 李文奇 杨涛 陈晓斌 陈宇亮 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3608-3621,共14页

目前,粒料基层振动碾压质量评价指标多基于振动轮的动力响应,鲜有研究考虑粒料基层填料自身的振动信号。依托新建铁路砂土路基填筑碾压现场试验段,开展动态变形模量测试,采用无线智能颗粒传感器实时监测振动碾压过程中填料颗粒的迁移运... 目前,粒料基层振动碾压质量评价指标多基于振动轮的动力响应,鲜有研究考虑粒料基层填料自身的振动信号。依托新建铁路砂土路基填筑碾压现场试验段,开展动态变形模量测试,采用无线智能颗粒传感器实时监测振动碾压过程中填料颗粒的迁移运动,进而分析三向加速度及其边际谱能量随碾压遍数的变化规律;基于迁移颗粒的边际谱振动能量幅值,提出新的压实指标:迁移颗粒振动能量压实值(migrating particle vibration energy compaction value,MPVECV),并分析其与碾压遍数和动态变形模量之间的关联性,探究振动模式、碾压速度及监测位置对新压实指标评价效果的影响程度。研究结果表明:振动碾压过程中粒料基层填料颗粒存在多方向的振动效应,进而促使填料不断运动致密,上部振动轮输出能量驱使填料内部颗粒不断小幅运动和调整直至整体稳定。传感器的加速度边际谱幅值与振动碾压遍数以及动态变形模量的关联性较好;迁移颗粒平行于行车方向的MPVECV指标相比于其在垂直于行车方向及竖直方向的MPVECV指标可更好地表征粒料基层填料的压实质量和动态变形模量,因此可用其评价填料的压实状态。MPVECV指标更适用于强振工况且其评价效果受碾压速度和监测位置的影响并不显著。研究结果可为粒料基层填料智能压实提供实时、无损的评价指标和技术。 展开更多

关键词 路基工程 粒料基层填料 振动压实 压实质量评价 颗粒迁移运动 智能传感监测 动态变形模量

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考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究 被引量：5

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作者 于群丁 王萌 +3 位作者 肖源杰 华文俊 李文奇 王小明 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期158-170,共13页

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,... 大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响。研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道。优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水−力特性。研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考。 展开更多

关键词 透水性基床 级配 振动压实 XCT扫描 三维重构 细观空隙

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不同建筑固废再生骨料取代率下粗粒土填料永久变形特性及安定行为研究 被引量：5

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作者 肖源杰 王政 +6 位作者 AMINU Umar Faruk 王萌 李昀博 孔坤锋 陈宇亮 周震 李志勇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1008-1022,共15页

为探究城市建筑拆除固废再生骨料部分或全部取代天然骨料用于粗粒土路基填料的可行性,开展不同再生骨料取代率、含水率、围压和剪应力比等组合下的室内大型静动三轴试验,定量研究土性参数和应力状态对试样抗剪强度和累积塑性应变特性的... 为探究城市建筑拆除固废再生骨料部分或全部取代天然骨料用于粗粒土路基填料的可行性,开展不同再生骨料取代率、含水率、围压和剪应力比等组合下的室内大型静动三轴试验,定量研究土性参数和应力状态对试样抗剪强度和累积塑性应变特性的影响规律。基于半对数坐标下累积塑性应变发展的多阶段特征,分别考虑不同阶段塑性变形累积速率以及相邻两阶段的塑性变形累积速率的差异,提出适用于建筑固废再生骨料路基填料的新型安定行为判定准则。研究结果表明:再生骨料路基填料试样的累积塑性应变随含水率和剪应力比的增大而增大,当再生骨料路基填料试样在剪应力比为0.3和0.5时,抗累积变形性能与天然骨料路基填料试验所得的抗累积变形性能接近,综合考虑抗剪强度和累积塑性变形特性的再生骨料路基填料最优取代率为85%;新安定行为判定准则具有较高的准确性,可为相似路基填料的长期路用性能评定提供理论依据。 展开更多

关键词 道路工程 建筑固废 再生骨料 永久变形 安定行为

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透水型建筑固废再生水稳材料抗压性能及疲劳性能试验研究 被引量：4

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作者 孟凡威 杨涛 +5 位作者 郅晓 张迅 邓嫔 陈宇亮 周震 肖源杰 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期94-104,共11页

老旧建筑拆除固体废弃物再生骨料可作为生态化建材用于透水型再生水稳基层,但其力学性能和耐久性仍亟待深入研究。该文采用建筑固废再生骨料替代天然碎石,将再生骨料、高炉矿渣、粉煤灰和硅灰等组分掺量作为设计变量,基于正交试验理论... 老旧建筑拆除固体废弃物再生骨料可作为生态化建材用于透水型再生水稳基层,但其力学性能和耐久性仍亟待深入研究。该文采用建筑固废再生骨料替代天然碎石,将再生骨料、高炉矿渣、粉煤灰和硅灰等组分掺量作为设计变量,基于正交试验理论共设计了9种不同胶凝材料配比类型的透水型再生水稳材料,测试并分析了其室内无侧限抗压强度、渗透系数、弯拉应力以及疲劳寿命等力学性能的变化规律,并构建了相应的预测模型。研究结果表明:透水型再生水稳材料7天无侧限抗压强度满足我国高等级公路使用要求,渗透系数也满足我国透水道路使用要求;其疲劳寿命值离散性较大,可用威布尔双参数分布模型较为准确地拟合,基于此分布模型建立了其疲劳寿命预估方程,可较好地预测试样不同存活概率下的疲劳寿命。 展开更多

关键词 道路基层 建筑固废 透水型再生水稳材料 力学性能 透水性 疲劳寿命预测

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