李献民[1]2004年在《高速铁路加筋过渡段静动力特性数值分析及试验研究》文中认为高速铁路的发展必须以安全、可靠、舒适等为前提，这些均取决于构成铁路系统各方面的高品质和高可靠性。车辆通过路桥(涵)过渡段，常常会发生“跳车”现象，大大降低了车辆运行的安全性和舒适度。而伴随着我国高速铁路的迅猛发展，路桥(涵)过渡段存在的问题比以前显得更加突出。基于国内外关于过渡段问题的研究现状，在综合分析的基础上，结合铁道部科技攻关课题的试验和研究，开展了本文的研究工作。本文采用理论研究、现场试验、数值分析相结合的研究方法，取得了如下主要研究成果和结论： (1)基于增量弹塑性理论，引入接触面单元来模拟格栅纵横肋与土的相互作用，建立了土工格栅加筋土的动弹塑性本构模型、以及动力计算模型。 (2)根据车辆-轨道耦合动力学理论，以及无碴板式轨道动力学理论，采用有限元与无限元相结合的方法，建立起车辆-轨道过渡段耦合动力叁维分析模型。 (3)编制了开放功能良好的车辆-轨道-枕下结构动力有限元分析程序，并与弹性理论计算值、现场实测值进行比较，验证了计算程序的可靠性和适用性。 (4)基于“空间场”观点，首次对列车静载作用下的过渡段轨道-路基结构的矢量场特征进行了研究，并取得了如下成果： ①过渡段矢量场在线路纵向上、横向上和深度方向上的分布规律； ②土工格栅加筋桥台台尾过渡段后，对矢量场的分布具有很好的改善作用； ③列车静载作用下土工格栅加筋桥台台背的反力矢量场分布特征； ④土工格栅的加筋、列车的静轴重、基床表层的K30对枕下结构矢量场影响作用的敏感性分析特征。 (5)基于“时空场”观点，通过对路桥过渡段区域列车移动荷载作用下的车辆-轨道-路基的数值模拟仿真，对比分析了列车驶向、列车速度、桥台台尾的加筋、轨面的平顺性及不平顺波深等因素对车辆-轨道-路基系统动力性能的影响，并提出了过渡段车辆平稳舒适性的动力学控制指标。 (6)通过现场大量实测数据的时频分析，以及过渡段路基面动响应特征的分析研究，提出了高速铁路过渡段路基面同样存在“临界速度”的新概念；首次提出并推导了预测过渡段路基面动响应变化趋势的列车轴重变化系数公式;提出了“超高”填筑路基以减小过渡段沉降差和动响应的设计思想。 (7)通过对叁个试验工点沉降观测数据的分析研究，得到了过渡段路基在线路横断面和线路纵断面上特有的沉降曲线规律。 (8)通过对铁路路桥过渡段设计和技术处理措施规范的分析，专门研究了级配碎石(砂砾)结构和A、B类土加土工格栅结构的填筑工艺流程。关键词高速铁路，路桥过渡段，土工格栅，加筋土，空间矢量场，动力响应，动力学性能
周川滨[2]2016年在《高性能轻质混凝土路桥过渡段材料特性与数值分析》文中研究表明铁路线下基础结构物连接处的合理过渡问题一直是研究的热点。利用轻质填筑材料进行台背路基填筑是一种从本质上解决过渡段问题的方法,但目前尚缺乏其应用于铁路过渡段性能的研究。故为了适应铁路过渡段荷载、结构要求,本文采用室内试验方法,研究了纤维改性后的高性能轻质混凝土材料力学性能;利用岩土有限元软件PLAXIS 2D对高性能轻质混凝土过渡段进行静力学分析研究；并采用非线性有限元软件ABAQUS对叁维过渡段模型进行动力分析研究。本文研究成果如下：(1)室内试验研究表明,高性能轻质混凝土各项力学强度均高于普通轻质混凝土,各指标随纤维掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,纤维掺量存在最优值。不同密度高性能轻质混凝土最优纤维掺量不同,且随等级增加而增加。利用纤维加筋,可以提高材料塑性性能。对于密度较低(<400kg/m3)的高性能轻质混凝土,纤维改性效果不是十分明显。(2)静力学数值分析结果显示,采用高性能轻质混凝土填筑过渡段,可以有效降低桥台水平位移,却会一定程度地增大台身转角,但转角满足规范限值。桥台基础桩间土附加应力的大小与填筑材料密度基本呈线性相关。采用高性能轻质混凝土填筑过渡段可以有效降低地基面沉降和先修段路基沉降。级配碎石过渡段路基面工后沉降沿纵向为下凹型非线性分布,而高性能轻质混凝土过渡段路基面工后沉降沿纵向为斜坡式线性分布。在本论文拟定工况下,级配碎石过渡段路基面弯折角均超过规范限值,且工后沉降分布曲线曲率半径不满足竖曲线要求。(3)动力学数值分析结果显示,路基表层加速度与列车速度基本呈线性关系。加速度在过渡段高性能轻质混凝土中的衰减速度明显小于普通土质路基中的衰减速度。随着高性能轻质混凝土密度增加,加速度减小。列车速度、高性能轻质混凝土材料密度对加速度沿深度衰减规律影响不大。过渡段结构型式对衰减规律影响显着。沿“桥→路”方向,加速度幅值在过渡段内由小到大缓慢变化,进入普通路基段后,加速度逐渐增大。列车速度对加速度纵向分布规律影响不大。正梯形过渡段纵坡段路基面加速度明显大于倒梯形过渡段,不利于平顺过渡。动应力沿深度衰减规律与加速度沿深度衰减规律类似。列车速度和过渡段结构型式对动应力横向分布规律无明显影响。过渡段材料弹性模量越高,动应力沿横向分布越均匀。动位移幅值沿纵向分布规律与加速度类似。过渡段材料弹性模量越大,路基面动位移幅值越小。设计中推荐采用倒梯形结构。过渡段路基振动为低频振动,振动频率范围为0-45Hz。(4)路桥过渡段静、动参数分析显示,采用高性能轻质混凝土填筑路桥过渡段,各项指标均满足规范要求,且优于采用级配碎石填筑路桥过渡段。高性能轻质混凝土密度控制范围上限为800kg/m3。总体上,高性能轻质混凝土具有更好的塑性性能,采用其填筑过渡段可降低对桥台影响,且动力特性优良,在高速铁路路桥过渡段工程中具有较好的应用潜力。本论文研究成果可以在一定程度上为高性能轻质混凝土路桥过渡段设计提供参考。
王力伟[3]2012年在《基于离心模型试验的路桥变形耦合特性数值模拟研究》文中指出桥梁、隧道、涵洞和路基共同组成了线路的整体。当路基与刚性结构物接续时,因柔性路基填方与刚性结构物的刚度差异和两者在变形特性存在明显的不同,列车通过时极易产生线路不平顺性问题,尤其与路基和桥台连接处出现的病害最为严重和复杂,是整个线路最薄弱的环节,如何做好两者之间沉降均匀过渡一直是工程建设的难题。通过调研我们发现,以往进行过渡段问题的研究时多将路和桥两种不同的结构物分开来研究,并未对路、桥的整体性能进行综合的评价。因此,过渡段设计时缺乏统一的参数控制标准,导致了路桥间的“不连续”。本文在高速铁路不同结构物均匀过渡段技术措施的试验研究项目的支持下开展了松软土地基路桥过渡段离心模型试验。基于离心模型试验的成果进行了路桥变形耦合特性的叁维数值仿真分析,主要得出以下结论：(1)过渡段路基沉降与时间的关系曲线可以用S型成长的Weibull2模型预测。本文所建立的叁维仿真模型来分析两种不同结构物相互作用特性的技术路线是可行的；(2)饱和松软土地基强度较低,荷载加载时会产生很大的瞬时沉降,台顶会朝填土方向发生明显倾斜。在实际工程中针对松软土地基宜采取堆载预压等手段进行排水固结,待地基强度有所提高后再进行桥台施工和过渡段路基填筑,以减小地基的瞬时沉降量,以及台后路基填筑对桥台变形产生的不利影响；(3)随地基处理程度的加强,距离台背不同位置处路基面沉降逐渐减小,但各断面敏感程度不同。离台背距离越近,路基面的沉降坡度越大。因此,建议过渡段地基处理宜采用变桩距或者变桩长法设计,重点加强近台背范围内的沉降控制；(4)路桥交界处会存在差异沉降(台背错台),且差异沉降值随着过渡段地基桩间距的增大而增大,高速铁路对线路的平顺性要求较高,因此,有必要在桥头设置搭板将路桥交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降,达到消除或减弱桥头跳车的危害；(5)过大的路基差异变形会影响线路结构刚度(路基后期刚度)的合理匹配问题；另一方面,桥台转角、倾斜方向和水平位移均与过渡段路基收敛沉降值大小有直接关联；综合考虑,建议台后过渡段路基的设计应增加收敛沉降值这一控制指标；(6)为了协调过渡段路基和桥台的差异变形,在桥台沉降和承载力允许界限内,当桥台桩长在一定范围时,可以适当的加大桥台的沉降,达到减小桥面转角,以及路基面的坡差,从而经济合理的对路桥过渡段进行设计。
王楚发[4]2017年在《高速铁路路桥过渡段地基加固技术研究》文中研究说明近年来,随着高速铁路的快速发展,路桥过渡段差异沉降问题日益凸显,尤其是位于软土等特殊地基条件下的高速铁路工程,且随着列车车速和列车轴重的不断提高,对过渡段处的差异沉降要求更为严格,"桥头跳车"问题已成为影响高速列车行车安全的重要因素之一。鉴于目前的现状,本文以理论分析和数值计算为研究手段,系统地分析了软弱土地段高速铁路路桥过渡段的沉降规律并提出了相应的地基处理方法。本文首先论述了常见的软土地基处理方法,分析了各种处理方法的优缺点和适用性,比较得出CFG桩复合地基是更适合于软土地段高速铁路路桥过渡段的地基处理方法。基于有限元方法建立了高速铁路路桥过渡段二维数值模型,数值计算得出了路桥过渡段路基面沿纵向的沉降规律,并分析了过渡段材料参数变化对路基面沉降的影响。在此基础上,提出了几种基于CFG桩复合地基的过渡段地基处理方法,对比分析了各方案对过渡段差异沉降的过渡效果,对CFG桩复合地基处理高速铁路路桥过渡段软弱地基给出了优化建议。基于文中提出的一种CFG桩复合地基处理方案,建立了高速铁路路桥过渡段轨道-路基-CFG桩复合地基叁维有限元动力模型,分析得出了列车激振荷载作用下过渡段处复合地基的动应力分布规律,以及桩、土竖向加速度沿路基横向及深度方向的衰减特征。本文所得结论可丰富高速铁路路桥过渡段地基加固技术,对软土地段的过渡段地基处理具有借鉴意义,为类似工程的设计提供了参考。
陈虎[5]2013年在《高速铁路无砟轨道路堤地基差异沉降传递规律及过渡段动力学试验研究》文中指出高速铁路路堤多采用优质填料填筑并进行密实压实。依据高速铁路设计技术标准构建而成处于正常状态的路堤型路基结构,长期使用过程中的沉降主要由地基引起。在地基土层变化较大处、不同地基处理措施连接处等路堤地基通常存在较大差异沉降,特别是路基与桥梁交界处的不连续,极易产生明显的路基面不均匀变形,进而导致严重的轨道不平顺问题。地基的差异沉降最终通过路堤反映到路基面,在路堤的传递扩散作用下,路基面的变形形态及不均匀的程度往往不同于地基面。京沪高速铁路采用的CRTS II型板式无砟轨道,为约束桥上纵连式无砟轨道结构因温度变化引起的变位,在路桥连接处的路基一侧设置了由摩擦板、过渡板和端刺等构成的长约60m的端刺结构纵向传力锚固体系。端刺结构的设置改变了柔性路堤与刚性桥台直接连接的传统路桥过渡段基本形式。开展CRTS II型板式无砟轨道路桥过渡段振动响应测试分析,掌握振动响应沿线路纵垂向的空间变化特征及与行车速度的关系,对改善端刺结构两端与相邻路桥结构间的纵向连续性有重要意义。论文在综合参考了国内外有关研究成果的基础上,对高速铁路路堤地基差异沉降传递规律及CRTS II型板式无砟轨道路桥过渡段的动力学性能进行了试验研究,主要开展了以下几方面的工作：1.路堤地基差异沉降传递规律的土工离心模型试验研究为研究路堤地基差异沉降在路堤中的传递扩散特性以及对路基面不均匀变形的影响规律,首先将路堤地基差异沉降简化为错台式与渐变式两种差异沉降模式。通过一套自行设计制造的能够在离心机运转状态下,可控制地基差异沉降大小的土工离心模型试验实时精确控制设备,开展了路堤高度分别为3m、6m、9m及地基差异沉降渐变段长度分别为4m、8m、12m的6组土工离心模型试验,重点研究了地基差异沉降引起的路基面不均匀变形沿线路纵向的分布特点。分析了路堤地基差异沉降量大小、路堤高度、地基差异沉降渐变段长度等对路基面不均匀变形的影响。结果表明：地基差异沉降引起的路基面不均匀变形沿线路纵向均呈“S”型分布特征；路基面不均匀变形的折角与地基差异沉降的幅值基本呈线性关系；路基面不均匀变形的折角相同时,高路堤或在路堤底部设置渐变段均会增大地基差异沉降允许值；基于路基面不均匀变形的折角限值,提出了考虑上覆路堤高度及在路堤底部设置渐变段的地基差异沉降控制限值,对完善铁路路基沉降变形控制的参数指标体系有重要意义。2.路桥过渡段现场长期测试及沉降评估分析结合京沪高速铁路的建设,在高资东特大桥京台和天津特大桥沪台路桥过渡段,开展了基于传感器网络自动测试系统的现场原型长期测试试验。利用京沪高速铁路JHTJ-5标段的沉降评估数据,选取了77个有代表性的路桥过渡段进行了桥台及相邻路基沉降变形数据统计分析。测试分析结果表明：过渡段路堤地基及路基面的沉降变形较小,处于稳定收敛状态,满足设计控制值要求,地基处理措施和路堤填筑技术发挥了明显效果；路堤与桥台间垂向差异沉降随时间增长而逐渐增大,并较快趋于稳定,延长路基放置时间有助于减小过渡段工后差异沉降;路堤填土含水量呈现夏季大冬季小的周期性变化现象,并表现出路基表层的含水量变化受季节影响相对较大、随深度的增加逐渐趋于稳定的趋势；桥台的高度和桥台桩基础的深度对桥台沉降影响不大,过渡段地基的沉降随路堤高度及地基加固深度的增大而呈现出小幅增加的趋势；路桥过渡段的沉降沿纵向从桥台至路基逐渐增大,观测期路基面纵坡的变化值为0.03‰～0.44‰,小于路桥过渡段对折角1‰的要求。3. CRTS II型板式无砟轨道路桥过渡段动力学测试分析结合京沪高速铁路先导段联调联试及综合试验,在濉河特大桥沪台开展了93车次高速运行条件下的路桥过渡段振动特性测试。获得了最高速度达到424km/h的CRTS II型板式无砟轨道路桥过渡段动力响应试验数据。重点测试了CRTS II型板式无砟轨道端刺结构两端与相邻路桥结构连接的关键部位振动位移、振动速度、振动加速度等振动响应,分析了振动响应沿线路纵垂向的空间变化特征及与行车速度的关系。测试结果表明：沿线路纵向的振动响应最大值出现在过渡板端与路基支承层交接处,并呈现出前者支承刚度小于后者的现象；垂向多层的线路结构振动响应沿深度呈递减趋势,结构各层位水平向不连续引起的振动效应表现出与振动源距离成反比的关系,轨道板端经纵联后的振动特性有显着改善；随车速的提高,振动位移表现出线性增加、振动速度与振动加速度呈现出非线性加速增大的规律。4.车辆荷载作用下无砟轨道路基力学响应的双弹性地基模型分析方法为研究车辆轴载通过无砟轨道系统传递到路基结构的荷载作用特性,引用Winkler弹簧地基上无限长梁模型和Hooke弹性地基的Boussinesq解,运用迭代算法,以地基系数为控制条件,构建了应用Winkler弹簧地基和Hooke弹性地基计算双块式无砟轨道路基在车辆荷载作用下的力学响应分析方法(双弹性地基模型分析法)。计算分析表明：车辆轴重对路基结构应力和变形的影响十分显着,路基结构应力和变形随轴重的增加呈线性增大；轨道刚度对路基面应力和变形影响显着,随轨道刚度的衰减,路基面承受的应力和变形均随之增大,轨道板和支承层断裂等极端情况时尤甚；增加支承层的宽度能显着减小路基面的应力和变形,而增加道床板的宽度则效果不明显；基床表层厚度的变化对路基面的应力和变形影响较小,而基床模量的降低则会显着减小地基支承刚度。
郝建芳[6]2014年在《高速铁路路桥过渡段轨道动力特性分析及优化设计研究》文中研究表明长期以来,路桥过渡段作为铁路交通中的突出难点之一,一直困扰着铁路设计及工务工作者。早期由于车辆速度低,过渡区段平顺度的要求较低,且多采用有砟轨道结构,因此在对路桥过渡段处理时往往是出现问题后再进行养护维修,而真正从设计上对路桥过渡段的处理则较少。随着铁路运行速度的提高以及不同种类无砟轨道结构的应用,过渡段沉降及刚度变化等问题日益凸显。大量高架结构形式的采用带来路桥过渡设置较多的同时,无砟轨道与有砟轨道的交替使用又带来了有砟—无砟问题的迭加,而CRTS Ⅱ型板式无砟轨道台后锚固体系的采用对路桥过渡段刚度设计带来了一定程度的不明确性,过渡段刚度变化变得更加复杂。高速铁路过渡段问题成为高速铁路设计中亟待解决的问题之一。本论文针对高速铁路路桥过渡段、路桥过渡段与有砟—无砟过渡相迭加以及新型CRTS Ⅱ型板式无砟轨道台后锚固体系过渡等多种过渡段型式,建立精细的车辆—轨道—线下过渡段空间动力学耦合模型,对过渡段动态冲击响应进行综合分析,并对不同过渡段处理方式的影响效果进行综合评估,给出不同类型过渡段的设计建议,为高速铁路不同类型过渡段的设计提供理论支撑。本文所做的研究工作如下：(1)总结高速铁路过渡段的种类以及不同刚度过渡段处理措施研究及应用现状。对国内高速铁路过渡段类型进行了归纳与总结,以路桥过渡段为典型研究对象,总结了过渡段的病害情况以及不同过渡段处理方式及其处理效果。对过渡段理论研究现状进行了汇总,分析了现有研究的不足,针对目前的研究现状拟定本文的研究内容。(2)建立高速铁路车辆—轨道—过渡段基础空间耦合仿真模型,模型验证。运用叁维有限元仿真建模方法,通过对过渡段区域内材料及结构参数的查找与分析,建立可靠的过渡段动力分析模型,所建立的模型主要包括车辆—无砟(有砟)轨道—路基桥梁过渡段仿真模型、车辆—有砟—无砟过渡段—路基桥梁过渡段迭加模型、车辆—无砟(有砟)轨道—端刺—路基桥梁过渡段等模型,所建立的模型耦合程度较高,考虑的因素较为全面,计算结果可靠。(3)分别分析路桥过渡段由于刚度差异以及不均匀沉降而产生的冲击效应。分别对不同车辆运营速度情况下车辆通过有砟和无砟轨道路桥过渡段时由路基与桥梁刚度差异以及路桥交界处不均匀沉降造成的冲击效应进行了评估,指出路桥交界处不均匀沉降是产生路桥过渡段冲击响应的主要因素。针对台后不均匀沉降问题,选取不同沉降差,对沉降差的限制进行了研究,指出台后不均匀沉降差应控制在20m范围内20mmm的限值。(4)分析CRTS Ⅰ型板式无砟轨道台后端梁及CRTS Ⅱ型板式无砟轨道台后端刺结构对过渡段动态冲击效应的影响。对两种无砟轨道台后端梁及端刺设置时车辆运营过程中的动态响应进行了对比分析,分析结果表明,端梁设置后对轨道结构冲击影响较小,端刺设置后在主端刺位置处由于刚度较大,会产生—定程度的冲击,因此存在台后及主端刺位置两处冲击,且两次冲击程度相当。(5)针对倒T型端刺及Π型端刺在主端刺位置处产生的二次冲击,研究合理的处理方式,为消除主端刺后二次冲击问题提供了思路。通过对主端刺后的二次冲击效应程度进行了分析,并以主端刺后路基换填及主端刺后设置过渡板这两种方式情况下端刺区二次冲击情况进行了评估,指出主端刺后路基换填的优势,并对端刺后过渡板的合理设置厚度进行了分析,提出了主端刺后过渡板的厚度不应超过300mmm。(6)分析不同过渡段处理措施对高速铁路路桥过渡段与有砟—无砟过渡段相迭加情况下的动力响应的影响。对车辆不同速度通过路桥过渡段与有砟—无砟过渡段时列车运营安全性、舒适性及轨道振动响应等指标进行了评估,对过渡段设置位置(桥上、路基上或路桥过渡段处)各项动态指标进行了对比分析,对辅助轨设置、底座板伸长、有砟轨枕加长及加宽、道砟胶粘等措施对两种过渡段迭加时影响效果进行了评估,并对综合处理方式进行了定量评价。在此基础上对高速铁路有砟—无砟过渡段设计方法提出了错位分级的理念,为今后高速铁路有砟—无砟过渡段的设计提供理论依据。(7)对土质路基和桥梁过渡段在使用倒T型端刺结构的区域,计算列车循环荷载下路基长期累积塑性变形,并对其上轨道结构的动力特性进行了分析。建立列车运行荷载作用下轨道和地基动力相互作用的叁维分析模型,求解出地基中动偏应力的分布,对列车循环动荷载作用下路基累积塑性变形的现有预测模型进行了归纳总结,使用了LiD.Q.和Selig提出的相应的动偏应力、静强度和其他参数的计算和确定方法,对路基沿深度方向、横断面、纵断面的累积塑性变形进行了分析。同时对路基累积变形下线路纵断面上基床顶部、无砟轨道板和钢轨的变形进行了分析。
陈立涛[7]2010年在《重载铁路路桥过渡段斜向旋喷桩加强效果研究》文中认为重载运输是铁路扩能提效的有效途径之一,其对解决长距离、大宗量货物运输问题效果显着。但大轴重、高密度行车的同时也对线路条件提出了更高的要求。路桥接头处由于结构物性质迥然导致其刚度和变形差异较大,严重影响重载铁路行车安全和经济效益,因此有必要对路桥过渡段合理加强。我国日益增长的运能需求及重载技术的飞速发展也加快了既有线扩能改建的步伐,对于既有铁路如何在不影响正常运营的前提下对路桥过渡段进行合理的加强成为其重载扩能改建的关键。斜向旋喷桩技术与既有的过渡段加强处理措施相比其优势不仅表现在施工不中断运营,对路基病害也具有一定的防控作用,是一种综合处理的过渡段加强措施。本文结合朔黄铁路扩能改建研究课题对斜向高压旋喷桩技术应用于加强路桥过渡段路基的效果进行了探索研究。基于朔黄铁路试验段实测数据运用ABAQUS有限元软件建立了有限元仿真分析模型,在综合考虑轮轨接触、桩土接触、群桩效应及边界条件等因素影响的基础上,计算分析了过渡段路基的沉降、静力变形及动力特性,总结了旋喷桩角度、密度及加强范围等布设参数与加强效果的影响关系：斜向旋喷桩与水平面的夹角在5°～15°时效果较好,可进一步抑制过渡段变形10%～20%；桩密度在1.5m-2m是合适的,继续加大桩密度,变形抑制能力的提升将非常有限,但随台后距离的增大适当调整桩密度有利于一级阶梯与二级阶梯变形的缓和。加强范围20m-25m较佳,对台后沉降阶梯状分解特征稳定明显。数据表明旋喷桩动力加强效果更加突出,行车时路基动位移在过渡段范围内明显趋缓,最大值衰减达20%,路基垂向加速度衰减程度在10%～40%,极大地改善了行车动力作用。采用斜向旋喷桩对过渡段路基加强不仅可提升其抑制变形和改善列车动力作用的能力还可改善路基病害提升其整体性能,具有对过渡段进行综合处理的作用。综合上述结论我们得出：利用旋喷桩对路桥过渡段进行加强是可行有效的。本论文的研究将对既有线在不中断运营前提下进行扩能改建提供有益参考。
彭修乾[8]2011年在《25t轴重货车作用下既有线路桥过渡段动力响应分析》文中进行了进一步梳理摘要：以朔黄铁路为代表的既有线目前已开行万吨重载列车,即将开行2万吨重载列车,但重载列车的开行必然加剧线路的破坏,尤其是在路桥过渡段这种刚度和变形发生突变的区域愈加明显。既有线由于历史原因,实际工程中对路桥过渡段未采取处理措施；在路桥过渡段由于大型压实机械不易操作,导致压实度不够,最终在运行过程中产生较大的压缩变形；由于路基侵水,导致路基软化,并造成轨枕脱空等病害。如上因素将影响列车安全运营,特别是随着万吨列车开行将愈加剧烈,需认真研究考虑。本文建立了较为完善的既有线过渡段动力分析模型。模型中较为完善考虑了25t轴重C80货车结构特点；过渡段线路考虑了轨道、基床表层、基床底层和填土等部分的分层特性；桥梁结构考虑了24mT型梁、双线矩形板式桥墩特点；轮轨法向作用采用赫兹非线性接触,切向作用采用动力学摩擦模型来模拟。在实测结果与计算结果进行验证基础上,以实际运营期沉降造成的不平顺为激励计算得到了C80货车通过既有线过渡段时动力响应指标。针对既有线存在的现实问题,计算分析了路基压实度、路基侵水、轨枕脱空等因素对车线动力响应影响规律,得到了参数取值合理范围和控制原则。本文的研究可为重载既有线扩能改造提供参考。图171幅,表13个,参考文献105篇
孙筠[9]2010年在《已建软基桥梁桥头跳车的处治方法机理分析及试验研究》文中指出在浙江省的东部沿海地区,软土分布极为广泛。软土本身承载力弱、沉降明显的特点给该地区公路桥梁的正常运营带来不利的影响。如何正确处治、分析和评价已建软土地基上道路与桥梁构筑物之间的差异沉降和冲击响应问题,具有理论价值和工程指导意义。本文以典型的已建桥梁的软基桥梁桥头跳车问题处理为背景,研究提出了深层混凝土过渡板和EPS混凝土换填法两种新的处治方法,并进行了现场试验研究。对深层过渡板处治的路桥过渡段进行了有限元数值模拟计算、过渡板作用机理、影响因素及理论分析探索,结果表明,桥头深层混凝土过渡板具有均匀分布车辆荷载及避免车辆直接冲击作用,减小路桥过渡段沉降差,结构处理整体性较好的优点。EPS混凝土轻质换填材料在施工前进行室内配合比及材料特性试验研究,得到该材料的一般强度推荐值。通过长期现场试验研究观测及过渡段静力分析,得到EPS混凝土换填后路桥过渡段的受力及变形规律。结果表明,采用EPS混凝土换填路桥过渡段路基可以明显降低路基填料的自重、减小地基的沉降及提高路基的稳定性,同时土体的侧向压力对原桥台的推挤作用小,造价合理,兼顾废料回收利用更加环保。通过将深层混凝土过渡板简化为在Winkler地基上双向受力的弹性地基板模型,结合弹性地基梁理论,推导了均布荷载作用下具有特定边界条件的弹性地基板挠度曲线及板底地基反力的解析解。文中还通过将深层混凝土过渡板简化为Kelvin地基上上覆弹性土介质的无限大Kirchhoff薄板模型,对上覆弹性土体采用Navier波动方程模拟,并对土体的位移场进行Helmholtz矢量分解,结合Fourier正逆变换,导出了该板在移动简谐点荷载作用下的挠度响应半解析解表达式。通过将路桥过渡段表层路面板结构体系简化为粘弹性地基上半无限长薄板模型,采用半波正弦荷载来模拟车辆对路桥过渡段的冲击作用,结合Fourier-Laplace变换及逆变换变化,求解得到路桥过渡段表层路面板结构体系在车辆冲击荷载作用下的瞬态挠度；并进一步探讨了将路桥过渡段表层路面板结构体系简化为粘弹性地基上无限大的薄板,在其上作用移动恒定的均布矩形荷载,导出了移动四轮车辆荷载作用下路桥过渡段表层路面板结构体系的稳态响应,并进行了相应的参数分析。最后,通过建立采用两种不同处治方法后的路桥过渡段有限元动力模型,其上作用简化的车辆冲击荷载,分析研究了路桥过渡段路面、过渡板、路基及土基的动力响应。结果表明：深层混凝土过渡板处治和EPS混凝土回填处治的路桥过渡段减振隔振效果好,可为今后路桥过渡段设计、养护及维修的选择、提高车辆行驶的安全性、舒适性及路桥过渡段的交通服务水平等级提供依据。
左珅[10]2014年在《新建高铁对紧邻运营铁路路基服役状态影响研究》文中认为伴随高速铁路快速发展,出现越来越多的新老线并行情况,新建铁路施工往往导致紧邻运营路基变形过大而直接影响到紧邻运营铁路行车安全,故仅仅考虑路基稳定性分析不足以确保安全运营,为此,开展新建高铁对紧邻运营铁路路基服役状态研究。本文依托沪宁城际铁路科研项目,研究通过静动力现场测试、理论分析、有限元计算与轨检车资料分析等手段,在新老线紧邻位置设置试验段,开展施工扰动下紧邻运营路基变形应力与动力响应测试,从力学角度计算施工不同阶段运营路基内部变形与应力,数值分析施工扰动下运营路基服役状态与极限状态,依据测试与计算提出并实施工程应对措施,建立运营路基状态评估体系,研究主要取得了以下成果：(1)针对新建高铁施工对紧邻运营铁路路基扰动影响这一新的问题,提出一套静、动力相结合的运营路基安全监控方法。静力测试得到运营铁路路基最敏感指标——路基坡脚水平位移；动力测试获取路基振动加速度、振动位移等变化分布规律,分析列车类型、车速对路基的影响,实现了施工扰动下运营路基服役状态监测。(2)针对施工扰动下运营铁路路基不同区域应力变形等参量变化无法监测的问题,基于圆柱形孔扩张理论,考虑路基基坑开挖与地基沉桩,建立了计算邻近运营路基径向应力与位移的解析公式,并给出了群桩挤土效应迭加计算方法。计算结果与试验数据相互验证,实现对运营铁路路基内部变形预测,可为类似邻近工程建设提供理论支撑。(3)采用有限元模型计算分析施工叁阶段(路基基坑开挖、成桩、路基填筑),得出开挖阶段运营路基最危险,并分析列车通过速度的影响；在此基础上,获取新建路基基坑长期浸水条件下运营路基稳定性变化规律,振动打桩对紧邻运营路基动力扰动影响；此外,数值分析获取了运营路基振动位移、振动加速度、侧向位移阈值,为测试与计算数据提供安全控制标准。完善了施工期间对运营铁路路基服役状态的监控与预警。(4)针对测试与计算发现的施工扰动导致运营路基存在变形超限与失稳的隐患,提出并在工程现场成功实施了地基处理设计变更和边坡防护措施。建议将原CFG桩改成浆固碎石桩与管桩,总结提出紧邻既有线静压预应力管桩施工工艺,该技术已申报成为部级工法。工程措施有效的确保了运营铁路行车安全。(5)针对运营铁路路基状态评估影响因素复杂、尚未有权威机构和研究报道建立路基状态评估体系的现状,基于灰色理论与神经网络原理,建立运营路基状态评估模型,模型以路基变形应力数据(测试试验)、TQI(轨检车分析)、稳定性(理论计算)为评价指标,采用灰色聚类法进行指标归一化处理,BP神经网络减小分配权重过程误差,实现多指标影响下运营路基状态评价。
参考文献：
[1]. 高速铁路加筋过渡段静动力特性数值分析及试验研究[D]. 李献民. 中南大学. 2004
[2]. 高性能轻质混凝土路桥过渡段材料特性与数值分析[D]. 周川滨. 西南交通大学. 2016
[3]. 基于离心模型试验的路桥变形耦合特性数值模拟研究[D]. 王力伟. 西南交通大学. 2012
[4]. 高速铁路路桥过渡段地基加固技术研究[D]. 王楚发. 西南交通大学. 2017
[5]. 高速铁路无砟轨道路堤地基差异沉降传递规律及过渡段动力学试验研究[D]. 陈虎. 西南交通大学. 2013
[6]. 高速铁路路桥过渡段轨道动力特性分析及优化设计研究[D]. 郝建芳. 北京交通大学. 2014
[7]. 重载铁路路桥过渡段斜向旋喷桩加强效果研究[D]. 陈立涛. 北京交通大学. 2010
[8]. 25t轴重货车作用下既有线路桥过渡段动力响应分析[D]. 彭修乾. 北京交通大学. 2011
[9]. 已建软基桥梁桥头跳车的处治方法机理分析及试验研究[D]. 孙筠. 浙江大学. 2010
[10]. 新建高铁对紧邻运营铁路路基服役状态影响研究[D]. 左珅. 中南大学. 2014
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