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既有铁路有改良层过渡段结构-构造特性及其动力响应研究
结题报告
批准号:
51208198
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
赵秀绍
依托单位:
学科分类:
E0809.道路与轨道工程
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘庆杰、张鹏飞、毛建红、张斌、莫林利、刘巍、艾成刚、付平勇
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中文摘要
既有铁路提速改造是高速铁路建设的一部分。既有铁路提速时,解析路桥过渡段有改良层路基运营后的特殊结构-构造特性,路基中动-静应力场分布是提速改造的前提。但是经典的理论只能对均质路基的变形进行计算,一些能够体现结构-构造对矢量场影响的解析方法只能用于新建铁路路基应力、变形计算,不能反映既有铁路过渡段特殊结构-构造特性的影响。本项研究采用现场原型试验,探索多年运营后过渡段的结构-构造特性。基于层状粘弹性体系和改良土结构损伤理论,建立复柔量表征应力-应变关系的本构方程,在数值仿真模型中加入新构造的影响特性,全面解析新构造作用下路基中动静应力-应变场分布,分析产生新构造的机理和预测新构造的发展。基于已构建的轨道-道床-路基数值模型进行扩展,把新构造作用下轨道的动参数测试数据作为输入,分析提速后轨道的动力响应,反演分析有改良层过渡段路基的临界控制指标,为过渡段路基评价和加固改造提供技术依据与标准。
英文摘要
Existing railway reconstruction for high speed is part of the high speed railway construction. While reconstruction in bridge transition section with improvement layer, the analysis of special structure- tectonic characteristics, dynamic-static stress field distribution and critical control indicators are the base for speed up. However, the classical theory can only calculate the stress and deformation of homogeneous subgrade; some analytic methods can reflect the impact of structure-tectonic, which can only be used to calculate stress-deformation for new construction railway subgrade and not for existing railway. The study exploring structure-tectonic characteristics in existing railway after many years operation with field prototype test. A complex-compliance constitutive equation will be established based on layered visco-elasticity system and improved soil structure damage theory, the dynamic stress-strain field in bridge transition section will be comprehensive analyzed in numerical simulation model by adding tectonic effect characteristics. The new structure-tectonic mechanism will be analyzed and new structure-tectonic development will be predicted combine with the analysis of weathering characteristics on road shoulder. Finite element model will be expanded based on the track-trackbed-subgrade finite element model established by the Ministry of Education Engineering Center in our school, dynamic parameters test data under the new structure-tectonic as input to analyze track dynamic response after speed up. The critical control indicators will be proved in transition with improved layer by inversion-analysis, which is the technical and standard base for transition section subgrade evaluation for speed up.
既有铁路提速改造是高速铁路建设的一部分。既有铁路提速时,解析路桥过渡段的强度与刚度是否满足要求是提速改造的前提。. 通过现场多个路桥过渡段路基的动态变形模量、轻型动力触探、瑞雷面波仪等仪器对既有铁路的勘察,得到了过渡段路基的特殊结构-构造及勘察数据统计规律。路基基本结构为轨下路基改良层厚度较路肩厚约10-15cm,轨下Evd值数学预估模型为“Evd轨下=Evd路肩+30MPa”。在瑞雷波勘探数据统计中,提出了以30cm为基准按层厚加权的数据处理方法,并建立了与承载力的相关关系。数据统计表明,过渡段路基30-120cm深度内,承载力随深度增加而减小,90-120cm层是承载力最弱的部分。0-120cm是理论是承受动应力最主要的部分,因此是加固的重点。在120-240cm的勘探深度内,承载力和瑞雷波速随深度的增加而增加,240cm以下不用加固。. 现场动力学测试包括基床表面动应力测试、轨道整体刚度挠度测试及车体加速度测试。测试数据表明,多数过渡段刚度变化率超过了0.3,挠度超过了2mm。在新丰河过渡段,机车产生的动应力最高可达196.03kPa。分析可得过渡段演变关系为“过渡段路基承载力低-刚度变化率大-轨道挠度大-路基面动应力很大-路基道砟囊病害”。通过对新丰河基床加固,过渡段轨道的整体刚度平均提升了23.14%,轨道挠度平均降低了31.40%。. 建立基于ANSYS轨道-道床-路基耦合数值仿真模型。考虑了货车和动车两种工况,以过渡段各测点的轨道刚度作为输入,得出了过渡段的轨道挠度、基床表面动应力、轨道垂向加速度、车体垂向加速度及轮轨力。分析表明轨道挠度容易超出限制指标,而其它指标均在限制指标之内。. 通过计算与反演分析,提出了适应于既有铁路过渡段路基的控制指标:基床表层承载力不宜低于210kPa,基床底层承载力不宜低于180kPa,路基表面Evd不宜低于55MPa,当有改良层时,改良层厚度不宜低于20cm。当使用瑞雷波勘探时,基床表层波速不宜低于175m/m,基床底层不宜低于164m/s。当采用外观控制时,过渡段相对于桥沉降不宜大于15cm,低于8cm不用加固;当用空洞病害构造时,必须进行加固。. 课题理论联系实际,成果将进一步提高既有铁路过渡段的研究水平,同时为过渡段加固与否提供理论支撑,具有一定的学术价值。
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Wear and stability analysis of the train-curve rail system with anelastic anti-friction guard rail
滞弹性减摩护轨列车曲线轨道系统磨损及稳定性分析
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Tecnologia de los ferrocarriles
影响因子:--
作者:毛建红;Jun Xiang;Cuiying Yu
通讯作者:Cuiying Yu
DOI:--
发表时间:2013
期刊:实验技术与管理
影响因子:--
作者:赵秀绍;莫林利;王旭;艾成刚
通讯作者:艾成刚
DOI:--
发表时间:2015
期刊:华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
影响因子:--
作者:毛建红;向俊;龚凯;余翠英
通讯作者:余翠英
DOI:--
发表时间:2013
期刊:华东交通大学学报
影响因子:--
作者:张斌;赵秀绍
通讯作者:赵秀绍
DOI:--
发表时间:2015
期刊:岩土工程学报
影响因子:--
作者:石钰锋;蔡理平;阳军生
通讯作者:阳军生
基于填充胶结效应的千枚岩土-红粘土-固化剂复合改良机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    34万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    赵秀绍
  • 依托单位:
两种特殊土混合改良土的工程性质指标数学预估模型与改良机理研究
  • 批准号:
    51668018
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    赵秀绍
  • 依托单位:
国内基金
海外基金