基于耗散能的高速铁路路基填料动力安定临界阈值研究

科学评估高速铁路路基服役安定特性是保障复杂环境下路基百年服役期的耐久稳定的重要理论手段。对典型高速铁路路基粗粒土填料开展长期循环加载动三轴试验,揭示了不同围压、动载幅值等因素对填料变形发展规律的影响,基于A塑性安定、B塑形蠕变、C增量破坏3类安定状态分析了长期变形收敛趋势以及耗散能变化规律。构建了单位体积耗散能与安定状态的关联,提出了基于等效单位体积耗散能的安定临界状态判别标准和动应力、动应变阈值确定方法。本文研究的典型填料,引起高铁路基填料由稳定的安定状态向不稳定的增量破坏状态的临界动应变所处范围为0.8×10^-3～1.3×10^-3。研究结果可对涉及列车动载长期作用下的高速铁路路基安定性分析和长期稳定性评估提供理论参考。     

高速铁路路基振动压实理论与智能压实技术综述

高速铁路路基智能压实技术是智能高速铁路建设的重要组成部分。在文献分析的基础上,从路基填料振动压实机理、机土耦合模型出发阐述高速铁路路基振动压实理论现状,以及目前高速铁路路基压实质量连续检测、路基智能压实技术的研究进展,提出高速铁路路基振动压实理论与技术的发展方向:深化振动压实过程填料细观演化与振动压实特性的联系研究,在振动压路机-填料的动力耦合理论基础上建立动力响应指标量化分析模型,实现高速铁路路基压实质量连续检测,形成高速铁路路基智能填筑新技术。     

软土路基桩筏基础土受力测试分析

为实现高速铁路低矮软土路基工后沉降控制并保证其长期动力稳定性,在高速铁路软土路基处理中采用了桩筏基础方案。选择典型工点开展桩土受力测试,分析桩土受力特征,揭示了桩土相互作用机理,提出了适用于高速铁路路基荷载特点的设计计算方法。     

客运专线石灰改良黄土力学特性试验研究

改良土问题是高速铁路路基的重要内容,通过大量的土工试验和理论分析,研究石灰改良黄土的击实特性、压缩特性、强度特性以及影响因素,论证石灰改良黄土作为高速铁路路基基床底层填料的可行性,为黄土地区铁路客运专线路基填料的选择和应用提供参考依据。     

季节冻土区铁路路基冻胀研究进展

研究目的:冻胀问题是深季节冻土区高速铁路路基面变形控制难点之一。高速铁路对路基变形要求极高,特别是无砟轨道,冻胀变形更增加了其控制难度。鉴于加深高速铁路路基冻胀研究的必要性和紧迫性,本文系统总结近年来季节冻土区铁路路基冻胀的研究进展。研究结论:(1)季节冻土区铁路路基的防冻胀设计方法:德国、法国、日本等国都是通过冻结指数确定冻结深度,在冻结深度范围内填筑非冻胀填料,我国的不同之处在于采用标准冻深计算设计冻深;(2)季节性冻土冻胀形成机理包括水分迁移和成冰作用,冻胀发生三要素是:负温、细粒土和水,控制冻胀的措施主要为三类:保温、改良填料和改良水分,并分别总结介绍其研究成果及进展;(3)展望了未来的研究方向:加强现场监测和仿真分析;(4)本研究结论可为进一步研究高速铁路路基冻胀提供参考。     

泥质粉砂岩化学改良土动力特性测试与分析

研究目的:在武广高速铁路设计中,首次将泥质粉砂岩全风化物化学改良土用作高速铁路路基本体填料。高速列车的平稳、安全运营,需要路基结构物提供沉降小、刚度大、动力特性稳定的轨下支撑系统。为研究泥质粉砂岩全风化物化学改良土路基的动力特性,在试验段中预埋设动测元件,CRH3动车以300 km/h以上速度行驶时,测试泥质粉砂岩全风化物化学改良土路基的动力特性。研究结论:试验段动态测试结果表明:在保证泥质粉砂岩全风化物化学改良土的无侧限抗压强度和压实度时,可以填筑高速铁路路基本体。其填筑的路基的动响应参数和A、B组填料填筑路基的动响应参数大小基本相当,整体动力特性稳定,和无砟轨道系统形成良好的动力特性匹配。     

高速铁路路基结构时变系统耦合动力分析

在车辆的走行过程中,上部与下部是相互作用和影响的,因此,轨道交通问题实际上就是线路上下部结构和车辆系统的体系匹配问题。本文针对列车走行的实际情况,将轨道-路基作为参振子结构纳入车辆计算模型,建立了包含车辆、钢轨、轨枕、道床和路基作为一体的二系垂向耦合动力分析模型。作为模型的验证,结合京秦线提速改造工程进行了列车-路基动力仿真计算,得出在不同行车速度条件下,机车车辆通过路基段加固前后状态下的车体加速度、动轮载、轮重减载率及道床和路基主要动力性能指标,并与实车试验进行对比。试验测试结果验证了理论模型和分析方法的有效性,为高速铁路路基的动力特性分析和设计提供一些参考。     

高速铁路路基冻害防治中保温层动载试验研究

采用保温法防治高速铁路路基冻害时,埋设在路基中的保温板在列车动载长期作用下的动力性能、耐久性需要通过动载试验进行研究。在哈大高铁沈大段附近修建含有保温层的路基试验段,采用动载试验机模拟高速列车产生的动荷载,测试保温板的动应力、动变形,分析保温板应用于高铁路基的适应性。研究结果表明:施加1 000万次动载后,保温层累积变形的增长量为0.06 mm,数值很小,不会影响高铁线路。     

高速行车条件下桩板结构-地基土系统的空间振动性能分析

结合某高速铁路桩板结构路基,建立桩板结构-地基土系统空间有限元模型,分析桩板结构路基动力特性。结果表明:其横、竖向基频理论计算与现场实测值比较接近。采用随机振动理论计算机模拟高速列车通过桩板结构路基全过程,系统仿真列车运营性能指标及桩板结构振动响应,与现场实测结果较好吻合。依据国内有关规范,综合评判高速列车运营和桩板结构路基空间振动性能。结果表明:高速列车通过桩板结构路基时,列车具有足够的抗脱轨安全度和优良乘客舒适性,桩板结构路基自身动力响应也较小,能满足高速列车安全、平稳运行要求。     

高速铁路轨道路基模型及动力加载研究

针对目前高速铁路路基模型存在尺寸小、受边界影响大、采用单点正弦函数加载等不足,建立高速铁路无砟轨道路基实尺模型试验系统。该系统由轨道路基模型、路基动力响应测试系统以及动力加载系统组成。参照试验模型,建立三维有限元数值模型。基于高速铁路无砟轨道列车动力荷载传递特性,以列车运行速度为350km/h的CRH3/CRH380型动车组、CRTSⅡ型无砟轨道结构为例,采用数值模拟得到相邻车厢相邻转向架不同轮对经过轨道时扣件点的反力时程曲线,结合MTS加载装置对输入时程曲线的要求,通过对扣件点的反力时程曲线进行傅里叶变换和叠加,得到模型试验中作动器连接2对扣件点时的加载输入时程曲线。     

高速铁路路基电缆槽对路基结构的影响分析及优化建议

高速铁路路基电缆槽由于布设位置、结构设计、施工等原因易发生横向排水困难,使地表水下渗基床,从而引起基床积水、翻浆、冻胀等路基病害,影响铁路安全运营。通过理论分析及数值计算,明确了电缆槽导致路基病害的演化规律,指出电缆槽及其与基床表层间离缝为地表渗水的便利通道,电缆槽埋设位置阻碍了基床积水及时排出。为降低电缆槽对路基的影响,避免铁路路基病害的产生,提出了新的电缆槽布设方式和结构设计方案,为我国高速铁路路基结构优化及病害预防提供了新思路。     

高速铁路软土复合地基路基的位移数值计算分析

在模拟列车移动荷载的基础上，利用程序对复合地基路基的位移进行了静力和动力位移分析，研究了位移场的一些基本规律。结果表明，CFG桩对地基路基的沉降减小起了显著作用，为高速铁路的设计和施工提供了参考依据。     

高速铁路软岩物理改良土路基的动力特性分析

在武广高速铁路设计中,首次将软岩物理改良土用作高速铁路路基本体填料。在试验段中预埋设动测元件,CRH3动车以300 km/h以上速度运行时,测试软岩物理改良土路基在高速列车运行下的动力特性。测试结果表明:在保证软岩物理改良土的粒径级配、压实度时,可以将软岩物理改良土用作高速铁路路基本体填料,其填筑的路基整体动力特性稳定,和基床、轨道系统形成良好的动力特性匹配。     

高速铁路石灰改良路基填料试验研究

基于高速客运专线对路基变形的严格要求,路基填料改良已成为高速铁路不可回避的问题。结合郑西高速客运专线工程．通过大量土工试验和理论分析,研究了石灰改良黄土的击实特性、压缩特性、强度特性以及影响其工程力学特性的主要因素,为黄土地区高速客运专线路基填料的选择和应用,提供了参考依据。     

特种荷载作用下高速铁路路基本体参数敏感性研究

为研究高速铁路路基本体参数对特种荷载的敏感性，建立有限元模型并设计正交试验进行参数敏感性分析。参考汉巴南客专CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基结构，结合瞬态动力学理论与人工边界方法，进行参数化有限元建模；设计正交试验，改变路基本体材料参数得到相应动力响应；利用极差分析和方差分析两种方式研究路基本体力学参数对特种荷载的敏感性。结果表明：路基本体弹性模量E对各项动力响应的敏感性最大且远大于其他参数，适当采取压实措施增大路基本体弹性模量对高速铁路路基承受特种荷载有显著防护效果，但结合振动加速度a计算结果，E值应该控制在150 MPa左右最为合适；路基本体填料塑性参数c、φ对特种荷载作用下高铁路基动力响应影响作用较小，即机动站坪设计对岩土填料种类并无特殊要求。     

高速铁路软土路基纠偏整治探索

软土地区的高速铁路受施工、堆载等外部因素的影响,路基和桥墩可能发生位移,这不仅威胁高速铁路行车安全,而且要纠正这种位移(纠偏)十分困难。现以某高速铁路K45路基发生横向位移整治工程为例,分析产生路基偏移的原因,研究探索影响纠偏的各个因素,通过6次整治方案的调整,实现了路基的纠偏。最后提出高压旋喷桩进行纠偏整治的关键要点,为软土地区桥梁桩基纠偏提供了思路。     

高速铁路路基动力累积变形模型试验研究

以中南大学高速铁路无砟轨道路基足尺模型试验系统为背景,对Ⅲ型板式无砟轨道在列车轴重为17 t,速度为350km/h条件下开展10 000万轴次循环荷载试验,以研究路基在高速列车长期荷载作用下的动力累积变形规律。研究结果表明:随着列车轴次的增加,路基累积变形逐渐增加,在循环加载前期增长速率较快,之后逐渐减小,在列车轴次达到350万次后趋于稳定,路基最终累积变形为3.38 mm,其中基床表层、基床底层、路基本体和地基各结构层最终变形分别为2.33,0.57,0.30和0.18mm。基床表层变形最大,占总累积变形的68.93%,基床底层次之。通过对指数模型在路基模型试验中的适用性进行分析,结果表明路基各结构层累积变形采用指数模型拟合的效果较好,相关系数均在0.985以上。基于试验结果,提出一个以动静应力比、静应力与静强度比、振次为基数的指数模型,依据试验结果对模型参数进行反分析,得出模型中各参数变化范围较小,修正模型改进效果非常明显,可以用于预测长期动力荷载作用下高速铁路路基累积变形和路基沉降。     

青藏高速铁路多年冻土地区路基工程技术问题探讨

回顾总结了青藏铁路多年冻土地区路基成套关键技术,在可靠性分析的基础上,提出了青藏铁路保护多年冻土的成套路基关键技术应用于高速铁路路基存在的主要问题及对策,为解决青藏高速铁路多年冻土地区路基技术问题提供了途径与方法,具有积极的现实意义。     

高速铁路站场路基帮宽施工控制技术

基于路基对于高速铁路路基帮宽施工的重要性,从合理选择路基材料,优化路基施工方案,合理组织施工方面,对高速铁路路基帮宽施工进行总结。本文分析了高速铁路路基拆除施工、帮宽地带地基加固、轻质土强度形成、AB料填筑及插入道岔施工技术,对施工后的路基进行人工和自动化监测;结合工程案例及时采取施工检验验收控制方法,并对施工关键参数进行控制,形成了一套适用于高速铁路路基帮宽填筑施工技术,为高速铁路新建路基帮宽施工提供了技术参考。     

南京河西有轨电车路基设计特点

现代有轨电车作为新兴的城市轨道交通,与地铁、轻轨、高速铁路的设计有着众多方面的显著差别,在现有路基设计理论的基础上结合南京河西地区有轨电车的工程实践情况,研究阐明本项目沉降控制标准的确定依据、地基处理方案的主要影响因素、路基结构的设计参数,为制定有轨电车合理的设计标准提供参考。