铁路岩体初始应力场评估的探讨

研究目的:在实际工作中,根据地应力资料进行评估,铁路绝大部分隧道都处于极高地应力、高地应力状态,引发围岩调整、工程措施加强,从而会引起投资大量增加,甚至在分析隧道衬砌开裂和变形的原因时引发大的争议和混乱,但实际已开挖的隧道发生岩爆、大变形的工程案例却是极少数。本文通过岩体力学理论、地应力资料、工程案例并结合相近行业有关规定,对铁路规范中的铁路岩体初始应力场评估进行探讨。研究结论:(1)铁路规范对初始地应力场的评估不符合实际,应修改,初步判定实测地应力大于30 MPa时,岩爆发生的可能性增大;(2)对初始地应力场的评估结论应慎重,引发的增加投资应纳入动态设计;(3)勘察设计阶段的地应力测试应合理、适当;(4)该研究成果可应用于铁路规范修改及隧道勘察。     

初始不平顺与初始弯曲的叠加方式对无缝线路稳定性影响

针对无缝线路稳定性方面的分析,研究线路初始不平顺与初始弹塑性弯曲之间的叠加方式具有重要意义。根据无缝线路稳定性有限元分析理论建立钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型,对于桥上无缝线路由于梁端相对伸缩产生的线路不平顺,分析线路不平顺幅值位置以及各弦测法对应矢度最大值位置与初始弹塑性弯曲的叠加线型对无缝线路稳定性的影响。分析表明:梁端横向伸缩引起的钢轨变形会降低无缝线路的稳定性。建议对于存在初始不平顺的线路,首先采用4 m弦长对线路初始不平顺进行测量,得到最大的矢度对应的位置,然后与钢轨初始弹塑性弯曲最大处相对应进行叠加,最后进行求解,以此作为计算无缝线路稳定性最不利的工况。     

临时便桥的状态评估及相应养护工作探讨

由于临时便桥的工期短、造价低、施工简便等特点,使得桥梁施工质量难以得到保证.对临时便桥存在的普遍问题进行了阐述,探讨了相应的状态评估方法,指出了养护工作的重点,并将该方法成功应用到深圳机场立交便桥状态评估及养护工作中.     

铁路货运车辆运行状态安全评估方法及应用研究

铁路货运车辆运行状态安全评估问题,对预防货物列车行车事故、减少轨道车辆零部件损伤具有重要作用,对于铁路安全运营管理有着明确的指导意义.本文针对目前铁路货运车辆运行状态研究存在的不完整性问题,采用自然环境与设备运营相结合的综合车辆状态评估方法,建立面向安全的铁路货运车辆运行状态评估指标体系,并提出了一种由三部分组成的、串形结构的改进BP神经网络,更好地解决了这类数据量庞大的复杂系统评估问题.本文以沪宁线为背景进行了评估实例研究,取得了准确性较高的评估结果.     

单车级初始运行状态对地铁列车碰撞响应影响的仿真分析

以某市域地铁列车为研究对象,研究单车级初始运行状态对列车碰撞响应的影响。建立了动力学仿真模型,提取列车运行过程中4种典型的几何姿态,分析了不同单车级初始状态对列车碰撞响应的影响规律及发生机理;提出了一种抑制列车碰撞过程中爬车和侧翻的车间防爬防偏吸能装置。研究表明：单车级状态差异通过钩缓装置的正反馈机制和传递机制的作用影响列车的碰撞响应,但对列车纵向响应基本无影响,对横向响应的影响大于垂向响应;单车垂向初始状态仅影响邻近车辆的响应,而横向初始状态对列车整体响应的影响都比较显著;评价列车脱轨风险时应同时考虑车体的姿态响应和轮对抬升量;通过设置车间防爬防偏吸能装置,可以有效改善列车碰撞稳定性。     

普速铁路钢轨服役状态评估方法及应用效果

通过分析国内外换轨周期模式,提出了普速铁路在役钢轨服役状态评估方法和参数,建立了跟踪分析试验段。运用试验段数据统计分析了自上道以来的钢轨伤损与累计通过总质量的关系并掌握了钢轨打磨和使用情况。应用所提出的钢轨服役状态评估方法和参数将试验段原定换轨周期由累计通过总质量7亿t延长到累计通过总质量近10亿t,并分析了换轨周期延长后的经济效益。研究成果为钢轨使用和管理部门延长钢轨使用寿命提供了分析方法和范例。     

悬索桥主缆初张力对成桥结构性能的影响

天津富民桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,其主跨主缆由塔顶中点向两侧对称张开至桥面梁端两侧的锚碇,呈空间曲面状态。运用通用有限元分析软件ANSYS,对天津富民桥进行3种不同主缆空缆初张力条件下成桥过程的模拟计算,研究空间索面悬索桥主缆初张力对成桥结构性能的影响。研究结果表明:成桥时,主缆初张力越小,在结构自重作用下主梁底部应力、主缆张力也越小、主塔应力与锚碇应力也越小,主缆初张力的大小对成桥时吊索索力的大小及分布没有明显影响;在活荷载作用下,主缆初张力越小,悬索桥结构体系产生的主缆张力增量则越大,吊索索力增量也越大,即更多的荷载通过吊索传递到主缆,相应地主梁承担的荷载较小,主梁挠度、梁底纵桥向应力随主缆初张力的减小而变小。总之,主缆初张力越小,悬索桥结构体系的性能越佳。     

上海轨道交通不间断电源设备状态评估系统的设计和应用

UPS(不间断电源)设备作为保障城市轨道交通供电系统正常运行的重要组成部分,其状态性能关系到供电系统的正常运行。以上海轨道交通供电系统UPS设备所积累的历史数据为基础,设计了UPS设备状态评估系统,并采用BP神经网络智能算法,对评估系统规则评分优化以及故障预测进行了研究。该系统具备了精准评估UPS设备健康状态、预判UPS装置隐患的功能。     

基于集对分析和证据理论的高铁接触网健康状态评估

为及时准确地评估高速铁路接触网的健康状态,提出一种基于集对分析和证据理论的接触网健康状态评估方法。首先通过变异系数法和层次分析法相结合确定各评估指标的常权重,并根据其相对劣化度得到相应的变权重;采用集对分析方法确定各评估指标与各健康状态等级间的联系度,并将其作为基本概率分配;然后采用证据理论将修订后的基本概率分配进行融合得到评估结果;最后,采用最大隶属度原则和置信度准则来判断接触网的健康状态等级。研究结果表明:与模糊综合评估方法相比,提出的方法不仅能够有效地识别接触网的健康状态,而且评估结果更加准确,状态等级间的区分度更大,为接触网健康状态评估提供一种新的思路。     

基于有限元及神经网络的土体参数反分析

针对采用试验得到的土体力学参数进行模拟计算的结果与实测数据偏差较大的问题,应用有限元与BP神经网络相结合的位移反分析方法,把计算的桩体侧向位移作为神经网络的输入,对应的土体力学参数作为网络输出,对神经网络进行训练.训练成功后,再利用现场实测的桩体侧向位移带入训练好的网络进行反分析,从而得到符合实际的土性参数值,结合某深基坑工程,通过实测值与计算值的对比验证了该方法的科学性.     

基于谱分解法的自锚式悬索桥桥梁风致抖振计算分析

自锚式悬索桥是一种大跨度柔性结构体系,该桥型经受脉动风作用时容易发生较大的抖振响应,对于该种桥型进行风致抖振的研究探讨具有较强的实际意义。以自锚式悬索桥武汉汉江六桥为工程实例,进行风致抖振分析。具体分析流程为:通过计算流体力学软件对桥梁进行气动分析,得到桥梁抗风分析方程中的重要参数静力三分力系数。通过对桥址处风场资料的分析,采用规范规定的风谱密度函数,利用谱分解法将脉动风谱转换成脉动风时程,同时结合准定常气动理论将风时程转换成风力时程实现气动力的时域化。利用有限元软件建立桥梁的空间模型并分析自锚式悬索桥动力特性。通过自编数值程序和有限软件的结合将风力时程加载在桥梁模型上,实现桥梁在时程风力作用下抖振响应的数值模拟。其计算结果表明:该桥在风致抖振作用下性能良好,结构具有良好的气动性。结合计算流体力学软件、数值分析软件、有限元软件的桥梁抗风计算方法和模式,可以在其他自锚式悬索桥风致抖振计算中参考使用。     

有限元极限平衡法在黄土边坡稳定性分析中的应用探讨

对目前边坡稳定分析中的极限平衡和有限元两类方法进行分析阐述,在此基础上,结合黄土边坡工程算例,利用geostudio软件将有限元与极限平衡法相结合进行黄土边坡稳定性分析,并对其计算结果进行比较。算例分析结果表明:极限平衡法在求解过程中作出各种假定来解决超静定问题;有限元法克服了极限平衡法的不足,考虑土体的本构关系,但不能确定可能破裂面,对边坡失稳破坏的判断没有一个定量的标准,将有限元法和极限平衡法相结合,取长补短,既能反映边坡的稳定和变形之间的关系,准确描绘出破坏面的特征,又能得到更精准可靠的安全系数;有限元极限平衡法可自动搜索出坡肩带有垂直裂缝的组合滑动面,比极限平衡法搜索出的单一圆弧滑动面更贴近实际情况,提高了边坡稳定性分析的合理性,为类似边坡稳定性分析方法提供参考。     

大跨径连续刚构桥安全性评估的综合分析方法

结合不确定层次分析法、考虑专家评判水平群判断理论、加权集值统计理论、重心决策理论和变权原理,提出桥梁安全综合评估方法。阐明该方法涉及的安全性能评估流程、指标体系、评估权重、指标评语及其确定方法等问题。该方法可考虑安全性评估过程中模糊性、不确定性和不均衡性,使安全评估过程更趋可靠。采用该方法对八尺门连续刚构桥进行安全性能评估,结果表明:日常天气下该桥综合得分为95.422,台风天气下综合得分为95.466,汶川地震后综合得分为95.637,安全状态均为良好,"韦帕"台风和汶川地震对八尺门安全性能基本没有影响,这与现场检测结果相符。     

现状车载下旧桥承载力评定和可靠度有限元分析

采用三维体元,进行4座旧桥现状车载(大于设计车载的2 5倍)下的有限元分析,对其承载力进行评定。结果表明,4座旧桥中有1座桥必须拆除,2座桥需要适当加固,1座桥不需要加固。用随机有限元计算旧桥在现状车载下的剩余可靠度结果表明,精确的分析模型能挖掘桥梁的承载潜力。用PSAP计算可靠度指标的灵敏度发现,可靠度指标对混凝土弹性模量比活载更敏感。     

作业条件危险性评价法在车辆检修作业风险评估中的应用

针对车辆检修作业风险管理问题,论述利用已有故障信息和维修经验进行风险评价的过程。利用作业条件危险性评价法,对车辆检修作业风险进行分析和评价,对发生事故/事件的可能性、暴露于危险环境的频繁程度和事故/事件所产生的后果3个参数,分别制定等级划分和分值设置表,并在此基础上形成事故/事件的风险值评价表。以长春轻轨3号线某次列车分离事故为例进行风险识别和风险分析,并制定相关管控措施。作业条件危险性评价法可用于数据不充分条件下车辆检修作业初步风险分析,评价结果可作为开展故障诊断和调整维修规程的技术依据,但需要关注评估人员经验不足等因素可能带来的偏差。     

高速铁路接触网非工作支平腕臂变形原因分析及措施

时速300km及以上的高速铁路接触网采用铝合金腕臂,实际工程应用中出现了非工作支平腕臂变形现象,有必要分析其原因并采取措施。以某高速铁路为例,结合接触网主要技术参数,从铝合金热处理、应力释放、工差配合、施工工序等理论方面分析可能导致腕臂变形的原因;将变形腕臂模型化为简支梁结构,校验腕臂的强度;建立转换柱的几何模型,采用ANSYS有限元分析方法,计算关键节点的变形量。采用上述两种方法校验的结果表明:设计采用的结构能满足腕臂挠度不大于1%的要求。为了加强铝合金腕臂的整体强度,避免由于材料加工制造、施工安装等方面原因造成腕臂挠度超标现象,结合现场试验,采取增设腕臂支撑措施。     

p型自适应有限元法及其在机车车辆强度分析中的应用

着重介绍了P型向适应有限元法的基本概念、典型算法、单元形函数特点及误差估计方法．并利用ANSYS软件提供的p单元对机车从动车轮的静强度进行了自适应分析：计算结果表明,利用该方法可提高分析效率,得到精度可靠的分析结果。     

大跨度铁路斜拉桥换索方案设计与受力性能分析

由于斜拉索安全性病害和功能退化,斜拉桥在运营一定年限后需进行拉索更换。以某大跨双线铁路斜拉桥为工程背景,提出一种适用于铁路斜拉桥的斜拉索更换方案,该方案仅对出现病害的单根拉索进行拆除更换,无需中断桥上铁路行车。基于空间非线性有限元手段,计算拉索更换所致结构效应。结果表明,拉索更换会引起轻微的主梁线形不平顺和结构竖向刚度降低,桥面列车需作限速通行要求,换索状态下,桥梁各构件受力均满足规范要求,本文提出的换索方案是安全可行的。结合计算结果,针对换索方案的拉索张拉工艺和施工条件提出建议,以保证换索施工全过程的桥梁受力合理性。