列车荷载

摘要： 为研究盾构下穿时,列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响应。以盾构下穿某高速铁路简支梁桥为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS建立盾构隧道先后下穿高铁桥梁模型,分析盾构下穿时列车荷载作用下高速铁路简支桥梁动力响应。首先分析了当盾构开挖至桥梁近侧,列车以不同速度200~350 km/h、不同轴重110~220 kN运行时对高速铁路简支梁桥墩顶沉降的影响。接着探讨在不同开挖阶段,速度200 km/h、轴重110 kN的列车动荷载冲击下高铁桥梁墩台顶变形规律。结果表明:盾构开挖至桥梁近侧时,不同速度、轴重列车荷载冲击下,高铁桥梁墩台顶的变形规律基本一致,其沉降在一定时间达到峰值,其后逐渐回升并稳定在某一波动范围内;随着列车速度与轴重的增加,墩台顶沉降峰值越大;盾构开挖时,列车时速低于200 km/h、轴重小于110 kN时其墩台顶沉降峰值当满足高铁桥梁单墩顶竖向沉降控制标准,与列车速度相比,列车轴重对桥梁的动力响应影响更大;列车动荷载作用下,盾构隧道开挖对高铁桥梁墩顶变形的影响主要为盾构开挖至桥梁近侧的初开挖阶段,盾构开挖远离桥侧后墩顶变形基本处于稳定状态。

摘要： 为了研究基坑开挖支护过程中列车荷载对基坑的影响。文章依托北京市广渠路东延下穿通东机场专用线铁路立交桥工程,分别通过UM、ANSYS和ABAQUS软件建立铁路车辆、临时钢便桥和基坑开挖支护模型,根据车辆、桥梁和基坑支护结构的接触关系,实现车-桥-基坑支护结构耦合,进行联合仿真分析。研究结果表明:在列车静载作用下,基坑支护桩变形量随着桩深增加,呈现先增加后减少趋势,在基坑开挖面附近是最大值;在列车动载作用下,桩身变形量都是随列车速度的增加而逐渐增大;支护桩在5 m深度处,桩身变形量随列车速度变化幅度最大,随着支护桩深度的增加,桩身变形量随列车速度逐渐减小;支护桩25 m深度处,桩身变形量几乎不随列车速度变化而变化。

摘要： 研究目的:现场实测是揭示列车运行荷载下铁路路基动力响应规律的重要手段。本文依托黄土地区某铁路专用线工程,通过现场测试获得重载列车运行情况下路堤内部动应力分布规律,研究动应力波形特征及演变趋势,结合室内试验数据预测路堤长期动力沉降。研究结论:(1)列车运行荷载下路基土体的受力形式可以分为双峰型、正弦型和偏正弦型三种;室内动三轴试验加载模式可以分为“短暂间歇+突然过渡”和“连续加载+平缓过渡”两种;(2)多种工况下的峰值/轴重比处于特定的包络范围之内,包络区轮廓可以通过指数函数确定;(3)在本文研究背景下,50年运营期内列车运行引发的路堤动力沉降最大不超过45 mm;(4)本研究结论可以为移动列车荷载下铁路路堤服役状态研究提供借鉴和参考。

摘要： 以上海市某越江城市隧道与东西通道、地铁隧道交叉工程为背景,建立了三维有限元模型,对城市隧道运维期的结构振动特性进行了分析。结果表明,在城市隧道、东西通道及地铁14、18号线同时作用所对应的交通荷载时,隧道动力响应最强烈,该工况下的最大振动加速度、振动速度和竖向位移分别为6.672 mm/s2、1.404 mm/s、-0.0861 mm,各指标均小于结构安全控制标准。

摘要： 为揭示地铁列车荷载作用下隧道结构和软土的动力响应和沉降特性,使用Abaqus商业有限元软件建立三维分析模型,对比分析不同列车时速下土体和衬砌的动力响应,并使用经验公式预测软土地基在长期循环列车荷载作用下的累积变形。研究结果表明:相同速度下,隧道衬砌结构各部分沉降规律并无明显区别,隧道周围土体的沉降随分析点深度的不断增大而逐渐减小;随着列车速度的提升,隧道结构与土体的动应力与动位移均有所增加;软土地基的长期累积变形随运营年限呈指数型增长,第1年沉降值为18.17 mm,第1年地基土发生的沉降占累积沉降量的70%左右,第20年累积沉降值为25.8 mm,随后趋于稳定。

摘要： 研究目的:千米级铁路悬索桥主跨长度超过所在线路开行列车最大编组长度后,全桥布满列车荷载的加载方式与桥梁服役期间实际承受的列车荷载不符,应对此类桥梁列车荷载合理加载长度进行研究。本文以某在建铁路悬索桥为研究对象,采用有限元方法计算各主要构件内力与位移影响线,结合实际列车长度研究列车荷载加载长度对各构件受力特征的影响。研究结论:(1)主缆、吊杆、主塔的内力与位移影响线在主跨范围内全为正或负,主桁架、平联内力影响线与加劲梁位移影响线的正值段长度约为主跨长度的一半,横联与桥面系的内力影响线数值在其附近约五个节间范围内出现峰值;(2)随着列车荷载加载长度的增大,各构件内力与位移的增大幅度逐渐减小;(3)综合考虑实际列车长度及各构件受力特征随加载长度的变化规律,建议该悬索桥列车荷载加载长度取为550 m;(4)本研究成果可为千米级悬索桥的理论研究和工程设计提供参考。

摘要： 为了研究改良软土路基动力响应规律,建立了考虑轨道不平顺的列车-无砟轨道-层状路基地基耦合动力学模型,采用傅里叶变换、动力刚度矩阵法对模型进行求解和验证。利用该模型研究了车速、轨道不平顺参数、改良层厚度及模量对路基动力响应的影响,并分析了不同条件下路基中竖向应力沿深度衰减规律。研究结果表明,改良层能够有效减弱软土地基顶面的竖向动应力,车速越大,其作用效果越明显。合理设置改良层的厚度和模量是控制软土路基动力响应的有效手段。

摘要： 为研究混凝土工程施工质量对地铁轨道受力特性的影响,基于有限元方法建立了无砟轨道静力学模型。模拟列车静荷载作用,对轨枕承轨台与道床板顶面之间相对高差为10~110 mm情况下的轨道力学特性进行了系统性分析。研究结果表明:轨枕最大主拉、压应力分别为1.553 MPa和3.037 MPa,道床板最大主拉、压应力分别为0.676 MPa和1.231 MPa,道床板的最大三向应力、最大主应力均小于轨枕,且均不到其1/2;随着相对高差的增大,轨枕最大主拉应力逐渐逼近抗拉设计强度。综合考虑列车静荷载作用下轨枕及道床板的受力特点,轨枕承轨台与道床板的相对高差为约50 mm为宜。

摘要： 为研究磷石膏基材料作为路基填料的动力响应特征,通过室内试验测得的磷石膏基材料静力学参数,以某高速铁路为工程背景,选取列车荷载与轨道不平顺拟合曲线,运用ABAQUS数值软件模拟高速铁路列车荷载作用下的无砟道床-磷石膏路基结构,研究无砟道床-磷石膏路基结构的动力响应.结果表明:分别采用磷石膏与AB料的两种底层基床结构,其特征线与特征点的历程曲线走势一致.采用磷石膏材料时,地表最大竖向位移为0.35 mm,特征点A的最大竖向加速度幅值为3.9 m/s^(2),特征点A的最大竖向动应力为0.11 MPa.采用AB料时,地表最大竖向位移为0.68mm,特征点A的最大竖向加速度幅值为14.2m/s^(2),特征点A的最大竖向动应力为0.06MPa.与采用AB料底层基床相比,采用磷石膏底层基床的路基,地表竖向位移随时间变化的减少量在38.6%~48.5%之间,特征点A的竖向加速度幅值减少了72.5%,特征点A的最大竖向动应力增大了83.3%.磷石膏基材料作为基床底层材料,其地表竖向位移、竖向加速度、竖向动应力均满足路基结构层要求.

摘要： 铁路路基是列车运行的重要构件之一,在以往的列车动力荷载作用研究中,路基高度一般低于15 m,未见有高达20 m路基的动力响应规律探索。以云桂铁路项目为基础,进行FLAC3D数值模拟,探究列车载荷的动力响应特性。结果表明,在列车荷载作用下,动应力与塑性变形量变化趋势一致,从基床表层向下而逐步减小,列车载荷的有效影响深度在8.8 m以内。随着动力荷载循环次数的增加,路基总沉降量波动式增长;在地面以下一定深度内,路基沉降量增长逐步放缓;在20 a的列车运营时间内,最大累计沉降量达到18.15 mm,满足高速铁路设计规范中路堤段要求的30 mm。

摘要： 本文以西安经九路陇海铁路立交工程为背景,建立空间支架杆件系统模型;采用"单点持续激励法"模拟上部列车运动时下部框架地道桥所承受的动态时程力;建立三维实体单元模型,详细分析顶进施工阶段的1撑框架地道桥在上部列车荷载下的动力响应,得出不同施工阶段结构的应力、位移变化规律,为此类结构的受力分析和施工监控提供参考依据.

摘要： 机械法联络通道作为一种新型施工工艺,接头处的连接形式采用钢板焊接而成,焊接工艺在动力荷载作用下容易产生疲劳损伤破坏.针对接头处的问题,通过有限元模拟研究了列车荷载对于不同连接形式下主隧道与联络通道上的加速度响应及位移响应情况.研究结果表明:对于位移响应半刚性连接形式下接头能吸收一部分位移传递,有利于隧道整体结构的安全,刚性接头则整体性较强,位移不会出现突然骤减的情况;半刚性接头能削弱加速度的传递,而刚性接头整体性强,对加速传递效率高.

摘要： 地铁列车荷载作用下软土地基会产生沉降,如工后沉降和不均匀沉降等,影响其使用性能和使用寿命.为研究不同速度地铁列车荷载作用下软土地基的沉降特性,采用有限元软件ABAQUS建立三维动力有限元模型,对比分析了常规时速(80km/h)和较快时速(120km/h)下土体的沉降规律,并结合理论经验修改公式预测地铁运营工后沉降量.研究结果表明:列车运行速度越大,隧道下卧土体的波动越大,沉降曲线轮轨分布现象越明显,地表沉降槽的横向影响范围也越大,约为隧道轴线两侧各4.5倍隧道直径,但其工后沉降随地铁行车速度的增大而减小;在快速地铁列车荷载作用下土体竖向沉降的影响范围为3倍隧道直径;线路运营后一年沉降量约为57mm,占累积沉降量的30％,20年后的累计沉降量约为190mm.

摘要： 列车荷载在地基土体中引发一种心形线主应力轴旋转动力路径,考虑频率作用时,会对地基土产生更为复杂的影响.以南京河西典型重塑软黏土为对象开展数组不同频率f和动应力比η的不排水空心扭剪试验.试验发现,不同动应力比下,土体变形随振动频率的变化趋势主要分为两种情况.另外,随着频率f的提高,试样发生破坏的临界动应力比η1先减小后增大.频率f在1.0～2.0Hz范围内,孔压发展曲线受频率影响较小,当=0.5Hz时,孔压开展显著增大.提出一种适用于列车荷载下考虑频率影响的重塑软黏土破坏评价方法.该标准以孔压-应变耦合曲线为主要辨识曲线,可以判别试样所属的稳定、临界或破坏型状态,为后续开展列车荷载引起的软黏土地基承载力研究提供理论支持.

摘要： 软土区地铁隧道结构在列车荷载作用下,工后沉降问题已引起广泛关注,而考虑不均匀沉降下的轨道动力特性实测研究却未见报道.以浙江省某地铁隧道为研究对象,对该隧道两个轨道断面进行了隧道沉降变形观测和钢轨竖向振动测试.基于监测结果,分析了两断面沉降变形和振动实测结果的差异,并对软土区地铁轨道型式进行优选分析.研究结果表明:理论模型计算与振动实测结果量值相当,但理论计算模型未考虑不均匀沉降及轨道弯曲效应,较实测值小;钢弹簧浮置板轨道钢轨振级比普通整体式轨道小10dB:钢弹簧浮置板轨道固有频率较普通整体式轨道低,列车经过时,较早达到振动峰值,列车经过后,较晚恢复平息;整体式轨道振动对周围土体的扰动大于钢弹簧浮置板轨道,因前者沉降值大于后者,沉降值变大又会进一步加大振动影响.为确保良好的运营条件,建议软土区不均匀沉降工况下采用钢弹簧浮置板等减振轨道型式.

摘要： 在我国铁路桥梁中,钢桥结构占有一定的比重,既有钢桥建设年代跨越范围大,设计、建设标准不统一,结构类型多样,制造工艺和材质也不同,桥涵的服役状态差异较大.经长时期运营,在列车荷载作用、环境因素和自然因素的影响下,已造成部分钢材腐蚀、材质劣化和疲劳累积损伤等缺陷,本文通过对多座铁路钢桥的现场调研,根据病害产生部位及成因分析对既有钢桥常见病害进行了梳理分类及相应的强化对策研究,对日后既有钢桥进行科学的检查和维修管理具有重要意义.

摘要： 采用FLAC3D软件建立了交叉隧道的三维有限差分模型,以人工数定激励力模拟列车荷载,计算列车动荷载作用下土体的变形和应力.采用修正动偏应力长期沉降计算模型,结合分层总和法计算软土的沉降,预测交叉隧道的长期沉降规律.分析3种不同行车工况下地基长期沉降,工况1为一辆列车单独通过1#隧道,工况2为一辆列车单独通过2#隧道,工况3为两辆列车同时通过1#和2#隧道.对比不同的列车行驶速度、隧道衬砌刚度及厚度对隧道地基的长期影响.结果表明,由列车荷载引起的地基沉降主要集中在距隧道中心轴20m范围内;在工况3下土体沉降大于工况1、2沉降之和;车速越快,沉降越小;衬砌刚度和厚度越小,沉降越大,且衬砌厚度对沉降的影响较大,衬砌刚度影响较小.

摘要： 日前用于轨道路堤分析计算的参数多是通过三轴试验获得,而列车荷载经过时土单元应力路径与循环三轴试验加载路径的显著差异可能导致预测失真而引发工程问题.针对某城市轨道进行了三维计算,并分析了移动列车荷载下土单元应力幅值、循环周数、主应力轴旋转的分布规律.在该基础上,采用空心圆柱循环扭剪试验对该复杂应力路径进行了模拟,研究了饱和软黏土的变形及孔压累积响应特性.结果表明,列车荷载经过时地基土单元大主应力将在(-90°,90°)内发生旋转;该主应力轴旋转将显著促进软黏土孔压和应变的累积,竖向应力幅值为15 kPa时,循环扭剪试验产生的孔压值比循环三轴试验高77％,累积应变增大了近50％;随着循环应力水平提高,二者累积孔压及累积应变的差值还会进一步增大,甚至出现循环三轴下仅产生较小应变而循环扭剪下已破坏的本质性差异.

摘要： 结合我国已有作用统计参数,考虑极限状态法和容许应力法安全度设置水平的一致性,利用设计值法对铁路桥梁结构恒载和列车荷载作用分项系数进行计算和分析.研究建议铁路工程结构恒载分项系数取1.1,当永久作用起有利情况时,恒载分项系数取1.0;列车荷载作用分项系数宜取1.4～1.5.研究成果已纳入铁路工程结构可靠性设计统一标准(试行),并为其他铁路工程结构荷载分项系数的制定提供方法和参考.

摘要： 本文利用ANSYS有限元软件,建立高速铁路路基上连续式双块式无砟轨道结构模型,分析了在路基发生沉降情况下,列车荷载、温度荷载对无砟轨道结构的影响,得到了以下结论：(1)路基不均匀沉降条件下，支承层开裂后对轨道板受力状态不利，轨道板弯矩值增加约16%.(2)在设计荷载(300kN轮载)和路基不均匀沉降组合荷载作用下，轨道板结构强度满足要求;在最大温度力作用下，轨道板开裂，裂纹宽度小于容许裂纹宽度，满足要求.(3)钢轨垂向位移较大，需通过扣件来调整轨道平顺性，严格控制沉降引起的轨道变形.提出了基础工程发生在规定限值以内的沉降后，可采用扣件调高垫板进行调整。对于支承层较大裂纹(大于O.Smm)、分块过小(小于3.25m)等病害，采取灌缝处理。灌缝应在沉降基本稳定后，在气温略低于年平均气温时进行等具体的整修方案。

摘要： 本发明提供了一种隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统，属于隧道衬砌模拟试验领域，包括地应力场模拟单元、气动载荷模拟单元和温度场模拟单元；地应力场模拟单元用于在有损衬砌的顶部及侧部模拟施加地应力；气动载荷模拟单元的顶部设有通气开口，气动载荷模拟单元用于承托有损衬砌，并使有损衬砌覆盖于通气开口处，气动载荷模拟单元通过改变自身内腔的气压来模拟气动载荷变化；温度场模拟单元用于调节气动载荷模拟单元内部气体的温度，以模拟温度场变化。本发明提供的隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统能实现在不同地应力场及不同气体温度场下，对有损衬砌连续气动加载，提高模拟试验的准确性。

摘要： 本发明属于列车风荷载计算技术领域，公开了一种不同路基高度下列车所受等效风荷载的计算方法，以解决传统风荷载计算方法中存在的问题，该计算方法，包括获取列车即将到达风区的平均风速、路基高度以及列车车体长宽高尺寸等数据、建立风荷载与路基高度间函数关系式，并将此函数关系式沿车体高度进行积分，计算出列车整体实际所受侧滚力矩M、设列车车体形心处所受等效风平均风速值为U′，并根据U′计算车体所受等效侧滚力矩M′、建立M与M′等式，求解等效平均风风速U′，并将U′代入WAWS法计算等效风荷载F。本发明实现了不同路基高度下列车所受等效风的平均风速值以及等效风离地高度的计算。

摘要： 本发明公开了一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统及方法，包括模型箱和分配梁；承载框架，固定安装在所述模型箱上，用于承载加载时的反作用力；加载装置，包括液压源和按照设定间距布置的多组加载单元，每个所述加载单元包括伺服阀、作动器和伺服阀块，所述伺服阀块固定在所述承载框架上，作动器安装在伺服阀块，所述液压源依次通过伺服阀块和伺服阀给作动器提供液压力；传感单元，包括力传感器和位移传感器，力传感器用于采集所述作动器的输出荷载，位移传感器用于采集作动器作动的行程；数据采集模块，用于接收力传感器和位移传感器采集的数据；控制器，用于接收所述数据和控制所述伺服阀工作，解决了深埋土体与结构模拟难题。

摘要： 本发明公开了一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法，装置中设置了具有直线段的内外环形轨道，两环形轨道悬空设置于路基上方同一高度处，且两环形轨道的底部分别倒挂设置多节依次相连的移动车厢，移动车厢与环形轨道的连接处设有滚轮，每个环形轨道上首尾移动车厢的滚轮连接有遥控电机；移动车厢底部设有激振设备，激振设备的底部滚动接触路基的顶面，路基或路基的桩体上布设有拾振器。根据所研究高速列车原型的相关参数确定激振设备的输出频率和激振力大小并预先设定于激振设备中，通过拾振器实时获取激振设备在运行过程中的振动响应信号进行分析。本发明能够有效模拟列车荷载循环加载动力试验，以及相邻轨道上两列列车相遇时的耦合作用。

摘要： 本发明公开了一种无砟轨道结构缝位置路基面列车荷载分布模式确定方法，包括S1、确定动车组通过无砟轨道测点时的路基面动应力时程曲线，并将其转化为路基面动应力空间分布曲线；S2、根据路基面动应力空间分布曲线，确定无砟轨道结构缝位置路基面纵向分布范围；S3、根据路基面纵向分布范围，确定无砟轨道结构缝位置路基面动应力峰值，进而确定构缝位置路基面列车荷载分布模式。本方法明确了CRTSⅢ型板式无砟轨道结构缝对路基面动应力产生集中效应的影响，确定了结构缝位置路基面荷载作用模式，是对高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道基床结构设计方法的补充完善。

摘要： 本发明公开了高速铁路无砟轨道结构路基面列车荷载分布模式确定方法，包括S1、确定通过高速铁路无砟轨道测点时的路基面动应力时程曲线，并将其转化为路基面动应力空间分布曲线；S2、确定列车单轴荷载作用于无砟轨道结构的单轴荷载路基面动应力纵向分布范围及峰值；S3、由单轴荷载路基面动应力纵向分布范围和转向架轴距的关系，确定转向架荷载路基面动应力纵向形态及峰值，进而确定列车荷载分布模式。本发明方法通过单轴荷载纵向分布范围和动车组转向架轴距之间的关系确定无砟轨道结构路基面动应力纵向分布形态和动应力峰值，明确了不同无砟轨道结构型式和动车组车型对路基面动应力纵向分布形态和峰值的影响，是对高速铁路无砟轨道基床结构设计方法的改善。

摘要： 本发明提出了一种模拟列车荷载的动力试验装置及方法，涉及路基工程技术领域。本发明提供的装置包括动力模块、配重模块、限位模块、数据采集模块和路基，所述动力模块包括激振器和变频器，所述激振器设置于所述配重模块上，所述变频器通过第一导线与所述激振器连接，所述限位模块和所述数据采集模块分别与所述配重模块连接，所述限位模块固定于所述路基上；本发明提供的装置其组成为模块化结构，使得装置拆卸、组装方便，更换容易，能够提高试验效率，降低试验成本。本发明还提供一种模拟列车荷载的动力试验方法，其能避免在低频条件下激振器的双轴转动不同步的现象，也提高了激振力输出的准确性。

摘要： 本发明涉及一种列车荷载下高速铁路桥刚度快速评估及损伤识别方法，包括以下步骤：使用若干长标距应变传感器对被监测桥梁进行覆盖；采集列车荷载行驶通过被检测桥梁的长标距应变响应；随机挑选若干样本数据进行分析减小测量误差；对所测得的数据进行求解，提取静态长标距应变信号，得到长标距应变时程曲线；求解所有长标距传感器的长标距应变时程曲线所包围的面积大小，绘制成长标距应变影响线；对所得到的长标距应变影响线进行分析得到桥梁的刚度退化情况。本发明能在不影响运营交通的情况下实现对桥梁刚度退化状况的快速评估，得到桥梁的刚度退化情况，极大提高了监测效率，为桥梁的运营安全提供了保障。

摘要： 本发明公开了一种高速铁路无砟轨道路基列车荷载动力系数确定方法，考虑了行车速度、轨道平顺水平对高速铁路无砟轨道路基列车荷载动力系数概率分布的影响，能够确定适应不同行车速度、轨道平顺状态与概率水平组合下路基列车荷载动力系数，克服了规范中高速铁路路基列车荷载动力系数确定方法对不同速度等级与轨道平顺水平取固定值的问题。根据本发明确定路基动力系数，只需根据线路目标路段的轨道检测高低不平顺数据，即可简便、快捷地估算路基列车荷载动力系数，便于工程应用，且与现场实车测试和动力学仿真相比，显著降低了成本，有效节约了时间。按本发明确定的无砟轨道路基列车荷载动力系数，精度较好，能满足工程应用的要求。

摘要： 一种循环列车荷载作用下高铁路基长期沉降预测方法，步骤如下：（1）观测得到路基已有沉降数据及路基基床表层荷载，得出路基土体的压缩模量；（2）根据观测数据拟合成对数函数，得到计算中所需的参数值；（3）将前两步中得到的参数值代入本构方程中；（4）采用有限差分法对本构方程进行离散，并代入路基基床表层荷载；（5）通过迭代法对有限差分法所得的方程进行求解，计算出路基在长期高铁列车荷载作用下的沉降；（6）根据实时观测数据不断验证并修正参数值，进而使得路基沉降预测值更加准确。本发明首次采用状态演化本构模型对高铁路基受长期列车荷载作用的沉降变形进行预测，本方法简单易行且精确，具有很好的推广应用价值。