检索结果-南通市图书馆

移动荷载作用下高速铁路路基动应力的空间分布

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铁道学报 2016年第1期38卷 86-91页

作者：薛富春张建民清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学土木水利学院岩土工程研究所北京100084

以设计度速350km/h的高速铁路为研究对象,建立轨道-路基-地基大系统的全尺寸精细化非线性真三维数值分析模型,考虑底座板底面和基床表层表面之间的接触状态非线性、路基土和地基土的材料非线性,模拟路基和轨道系统的施工过程和8列编组的... 详细信息

以设计度速350km/h的高速铁路为研究对象,建立轨道-路基-地基大系统的全尺寸精细化非线性真三维数值分析模型,考虑底座板底面和基床表层表面之间的接触状态非线性、路基土和地基土的材料非线性,模拟路基和轨道系统的施工过程和8列编组的CRH3型动车组的运行过程,开展大规模计算揭示移动荷载作用下路基内部动应力的空间分布规律。计算结果表明,在荷载的移动过程中,动应力具有时空瞬变特性;沿路基断面横向,从轨道板底面到底座板底面,竖向动应力波动较大,基床表层底面及以下波动很小,可视为均匀分布;沿深度方向,不同时刻的竖向动应力分布规律相似,但数值大小有所差别;沿线路纵向、竖向动应力峰值出现的位置与该时刻荷载作用位置相对应;与20%、10%、5%竖向自重应力相等的竖向动应力深度分别为轨道板顶面以下约1.6、2.8、3.8m,相邻荷载的叠加效应影响深度为轨道板顶面以下约7.6m。

关键词：高速铁路移动荷载三维黏弹性静-动力统一人工边界叠加效应影响深度

移动荷载作用下地铁隧道结构和围岩真三维动力分析

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铁道学报 2017年第6期39卷 133-140页

作者：薛富春张建民重庆交通大学土木工程学院重庆400074 清华大学土木水利学院北京100084

构建精细化双线地铁轨道-隧道结构-围岩非线性耦合系统动力分析模型,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟地基无限域,考虑材料非线性、接触非线性和隧道运营前的静应力状态,研究移动荷载作用下地铁隧道和围岩的动力行为。结果表明:荷... 详细信息

构建精细化双线地铁轨道-隧道结构-围岩非线性耦合系统动力分析模型,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟地基无限域,考虑材料非线性、接触非线性和隧道运营前的静应力状态,研究移动荷载作用下地铁隧道和围岩的动力行为。结果表明:荷载移动过程中,隧道衬砌周向不同位置均经历了多次加、卸载过程;衬砌的动应力水平较低但速率效应明显;受载钢轨附近位置的动应力响应规律性较强,较远位置的动应力响应无明显规律;受载钢轨正下方靠近衬砌处的土单元以受压为主,其动应力水平较低但速率效应较大;同一断面衬砌在不同时刻和同一时刻不同位置处断面受力状态不同,其轴力合力与合弯矩的变化不完全一致。

关键词：地铁移动荷载隧道动力分析真三维

移动荷载下高速铁路路基应力主轴空间旋转效应及规律

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铁道学报 2018年第2期40卷 100-109页

作者：薛富春张建民重庆交通大学土木工程学院重庆400074 清华大学土木水利学院北京100084

以直线段上高速铁路为研究对象,建立精细化的轨道-路基-地基系统非线性动力学仿真模型。采用接触对模拟底座板和基床表层的动力相互作用,采用材料非线性本构关系和三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟列车运行前的静应力状态,依托高性能... 详细信息

以直线段上高速铁路为研究对象,建立精细化的轨道-路基-地基系统非线性动力学仿真模型。采用接触对模拟底座板和基床表层的动力相互作用,采用材料非线性本构关系和三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟列车运行前的静应力状态,依托高性能并行计算研究移动荷载下高速铁路路基中应力主轴的空间旋转效应及规律,并与半无限地基表面直接作用移动荷载的结果进行比较。结果表明:高速铁路路基中受载与非受载钢轨正下方相同深度单元的应力主轴在xy、xz和yz平面内均发生连续、同步的旋转,但旋转模式和强弱存在明显差异,均比半无限地基表面直接作用移动荷载的情形复杂;受载钢轨正下方单元的应力主轴旋转强度随深度增加而减弱;表面波对表层单元的应力主轴旋转有明显影响。

关键词：应力主轴旋转移动荷载表面波共振高速铁路路基

移动荷载作用下高速铁路轨道–路基–地基耦合系统振动加速度的空间分布特征

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岩土工程学报 2014年第12期36卷 2179-2187页

作者：薛富春张建民清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学土木水利学院岩土工程研究所北京100084

为获得移动荷载引起的加速度的空间分布,基于多尺度和精细化建模技术,建立了350 km/h的双线高速铁路轨道–扣件–轨枕–轨道板–CA砂浆层–底座板–基床表层–基床底层–路基本体–地基为一体的耦合大系统非线性真三维数值分析模型。采... 详细信息

为获得移动荷载引起的加速度的空间分布,基于多尺度和精细化建模技术,建立了350 km/h的双线高速铁路轨道–扣件–轨枕–轨道板–CA砂浆层–底座板–基床表层–基床底层–路基本体–地基为一体的耦合大系统非线性真三维数值分析模型。采用动接触算法模拟底座板底面和基床表层表面之间的动力相互作用,采用三维黏弹性静–动力统一人工边界技术模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复性能,考虑移动荷载作用前路基中客观的静应力状态对后续动力计算的影响和地基土、路基填筑材料的非线性,借助于大规模并行计算技术,模拟了地基的初始应力场生成、轨道系统和路基的施工过程和随后8辆编组高速动车组的运行过程。基于分析结果,总结了轨道–路基–地基系统各部分的振动加速度在时间和空间上的分布特征,验证了实体单元模拟轨道空间振动响应的优势。

关键词：高速铁路移动荷载振动加速度精细化建模技术大规模并行计算

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移动荷载下高速铁路轨道-路基的动位移分析

地震工程学报 2019年第5期41卷 1105-1113页

作者：薛富春重庆交通大学隧道及轨道工程系

建立精细化的足尺轨道路基地基耦合系统非线性数值分析模型,考虑岩土材料的非线性应力应变关系、路基填筑完成后的静应力状态对其后动力计算的影响、底座板底面与路基基床表层表面之间的动力相互作用,模拟轨道与路基系统的建造过程和与... 详细信息

建立精细化的足尺轨道路基地基耦合系统非线性数值分析模型,考虑岩土材料的非线性应力应变关系、路基填筑完成后的静应力状态对其后动力计算的影响、底座板底面与路基基床表层表面之间的动力相互作用,模拟轨道与路基系统的建造过程和与8辆编组动车组轮对相对应的荷载以350km/h的速度的移动过程。结果显示,以实体单元模拟钢轨能获得更符合事实的钢轨空间振动响应,比采用梁单元更具优势;路基各层底面的动位移具有随时间和空间变化的特征;沿路基断面横向,不同时刻的竖向动位移在轨道板宽度范围内的最大波动值约0.04mm,可认为均匀分布;沿深度方向,竖向动位移在不同时刻的分布相似,按照指数函数衰减,最大值约为0.8mm,小于我国高速铁路3.5mm的控制标准;沿线路纵向,竖向动位移峰值出现的位置与该时刻移动荷载所处的空间位置对应,在同一深度条件下,不同时刻的竖向动位移分布形态相似;基床底层底面以上,同一转向架上前后轮对对应的荷载引起的竖向动位移具有可观的叠加效应。

关键词：精细化动位移移动荷载高速铁路

运行条件下车辆⁃轨道⁃路基⁃地基强耦合大系统振动变形精细化分析方法

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应用基础与工程科学学报 2023年第1期31卷 81-102页

作者：薛富春张建民马建林许振浩重庆交通大学隧道及轨道工程系重庆400074 清华大学岩土工程研究所北京100084 西南交通大学岩土工程研究所四川成都610031 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 山东大学齐鲁交通学院山东济南250061

目前国内外用于模拟路基上车辆运行的动力学主流模型有多刚体线弹性模型和多刚体与实体混合模型两类,为克服两类模型的不足,采用精细化建模技术,开发了强非线性强耦合全柔性的车辆⁃轨道⁃路基⁃地基一体化模型,提出了相应的动力学分析方法... 详细信息

目前国内外用于模拟路基上车辆运行的动力学主流模型有多刚体线弹性模型和多刚体与实体混合模型两类,为克服两类模型的不足,采用精细化建模技术,开发了强非线性强耦合全柔性的车辆⁃轨道⁃路基⁃地基一体化模型,提出了相应的动力学分析方法.该分析方法先模拟场地初始地应力场,而后仿真路基分层填筑和轨道系统的铺设,以此作为车辆运行的起始条件;采用轮轨三维弹塑性滚动接触算法,考虑钢轨整个顶面存在的随机不平顺,在时域内表征车轮与钢轨的动力相互作用;以精度高、鲁棒性好的三维黏弹性静⁃动力统一人工边界模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复性能;采用经过验证的加速策略来模拟车辆从静止加速到期望速度、并在此后保持该速度恒定运行的完整过程.该方法解决了在具有初始应力应变条件和波动边界条件下路基上车辆运行三维精细化模拟的难题.以路基为例探究了车辆⁃轨道⁃路基⁃地基大系统的振动变形特性,模拟结果验证了该方法的合理性.该分析方法还可用于高速铁路、地铁和重载铁路等领域中,开展车辆与轨道和线下结构(隧道、桥梁和过渡段等)的耦合动力学研究.

关键词：精细化分析方法多尺度强耦合系统三维弹塑性滚动接触算法强非线性振动变形

同方期刊数据库

高速铁路桥梁-桥墩-桩基础-地基耦合系统的地震反应

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地震工程学报 2015年第2期37卷 310-316,323页

作者：薛富春张建民清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学土木水利学院岩土工程研究所北京100084

高速铁路中的桥梁常采用灌注桩基础以控制沉降,地震作用是桩基础的设计工况之一。建立桥梁-桥墩-桩基础-地基为一体的耦合系统非线性三维数值分析模型,以典型地震波为输入,考虑上部结构和基础的共同工作、土-结构动力相互作用、材料非... 详细信息

高速铁路中的桥梁常采用灌注桩基础以控制沉降,地震作用是桩基础的设计工况之一。建立桥梁-桥墩-桩基础-地基为一体的耦合系统非线性三维数值分析模型,以典型地震波为输入,考虑上部结构和基础的共同工作、土-结构动力相互作用、材料非线性和土层对桩的侧阻及端阻作用,开展三向地震作用下的动力有限元计算,并对地基主要土层压缩模量、桩体材料弹性模量、桩径和桩长进行参数敏感性分析。计算结果表明:现行的桩基础设计方案能有效控制地震荷载作用下桥梁的变形;地震过程中的不同时刻,桩侧阻发挥程度不同且不可忽略,以单纯的梁单元模拟桩的动力学行为的适用性值得商榷;桩长和地基主要土层压缩模量对桥梁地震反应影响最大,桩体材料弹性模量的影响次之,桩径的影响最小。

关键词：高速铁路桥梁桩基础土-结构动力相互作用参数敏感性分析

移动荷载下高铁路基段振动加速度频谱衰减特性

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岩土力学 2015年第S1期36卷 445-451页

作者：薛富春张建民清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学土木水利学院岩土工程研究所北京100084

采用精细化和多尺度建模技术,建立了设计速度为350 km/h的双线高速铁路轨道-路基-地基非线性耦合系统的真三维动力分析模型,将地基土和路基填筑材料的非线性纳入分析模型中,采用三维黏弹性静-动力统一人工边界技术对地基无限域进行模拟... 详细信息

采用精细化和多尺度建模技术,建立了设计速度为350 km/h的双线高速铁路轨道-路基-地基非线性耦合系统的真三维动力分析模型,将地基土和路基填筑材料的非线性纳入分析模型中,采用三维黏弹性静-动力统一人工边界技术对地基无限域进行模拟,采用动接触算法模拟底座板底面和基床表层表面之间的相互作用,考虑移动荷载作用前路基-地基中客观的静应力状态对后续动力计算的影响,依托大规模并行计算技术和单元生死技术,模拟了地基的初始应力场生成、路基结构和轨道系统的施工过程,在此基础上模拟了与8辆编组的某型动车组轮对空间位置相对应的、作用于钢轨顶部的压力荷载的移动过程。基于分析结果,归纳了移动荷载作用下高速铁路轨道-路基-地基系统中振动加速度频谱的衰减特性。

关键词：高速铁路移动荷载频谱衰减振动加速度吸收

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客运专线富水黄土隧道隧底振动特性试验研究

振动与冲击 2010年第2期29卷 202-207页

作者：薛富春马建林颜利平喻渝杨建民西南交通大学土木工程学院成都610031 洛杉矶市水电局美国加州90012 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

当高速列车通过时,将导致隧道出现振动现象。在此条件下,修建于富水黄土地基上的隧道能否满足振动安全要求,是困扰郑州至西安客运专线建设的难题之一,国内外没有任何经验可借鉴。为解决该问题,开展了模拟高速列车振动效应的激振试验,得... 详细信息

当高速列车通过时,将导致隧道出现振动现象。在此条件下,修建于富水黄土地基上的隧道能否满足振动安全要求,是困扰郑州至西安客运专线建设的难题之一,国内外没有任何经验可借鉴。为解决该问题,开展了模拟高速列车振动效应的激振试验,得出了不同激振频率下的振动速度在隧道仰拱结构深度方向、仰拱填充面横向和纵向的变化规律,也得出了隧底富水黄土中振动速度的变化规律。试验结果表明,隧道结构和隧底黄土中的振动速度均不大。综合分析后可以判定,列车引起的振动不足以对隧道产生明显影响,富水黄土隧道满足客运专线运营要求。

关键词：隧道振动速度激振试验富水黄土客运专线