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基于离散元-有限差分耦合方法的格栅加筋道砟力学性能分析

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 40-47页

作者：余文颖徐旸张景昱郄录朝李毅中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081

格栅加筋对有砟道床力学性能的改善机理尚不明确。开展柔性边界条件下的道砟压缩试验,并在此基础上采用离散元-有限差分耦合方法,建立精细化格栅加筋道砟仿真模型;采用室内试验与数值仿真相结合的方式,分析格栅加筋对道砟宏观及细观力... 详细信息

格栅加筋对有砟道床力学性能的改善机理尚不明确。开展柔性边界条件下的道砟压缩试验,并在此基础上采用离散元-有限差分耦合方法,建立精细化格栅加筋道砟仿真模型;采用室内试验与数值仿真相结合的方式,分析格栅加筋对道砟宏观及细观力学性能的影响。结果表明:格栅加筋能有效提升道砟的承载力和抗竖向变形能力,加筋后试样的应变能量密度增加50.0%;格栅能有效限制其周围道砟颗粒的运动,减少道床横向变形,在相同轴向应力作用下最大横向变形减少16.1%,格栅位置处横向变形减少63.2%;格栅加筋可有效提升道床的抗剪强度,加筋后道床水平承载力提高18.8%;铺设格栅能有效增强其上部道床的密实度,建议在超厚道床或线下基础不稳定区段铺设道砟格栅。

关键词：有砟道床格栅加筋道砟力学性能离散元有限差分法

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高速铁路站桥一体高架车站无砟轨道减振研究

铁道学报 2024年第6期46卷 119-128页

作者：王启好蔡小培郄录朝侯博文汤雪扬高梓航王继北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁路设计集团有限公司线路站场枢纽设计研究院天津300308

为进行站桥一体高速铁路车站振动控制,以减振CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,采用落轴试验、现场行车测试和有限元动力仿真相结合的方法,分析轨道减振效果并预测车站最大振动。结果表明:高速铁路车站区段铺设减振轨道不会影响行车安全... 详细信息

为进行站桥一体高速铁路车站振动控制,以减振CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,采用落轴试验、现场行车测试和有限元动力仿真相结合的方法,分析轨道减振效果并预测车站最大振动。结果表明:高速铁路车站区段铺设减振轨道不会影响行车安全,隔振垫刚度为0.03 N/mm^(3)时可实现轨道动力响应和减振效果的均衡;减振轨道振动控制效果显著,落轴试验最大分频插入损失为32.9 dB,车站行车测试总插入损失可达11.4 dB;铺设减振轨道后站台及候车厅振动均满足鼓励值要求,高架候车厅比地面候车厅振动约增大4 dB;建议在高速铁路车站区段,尤其是在列车不停站通过情况下,铺设减振CRTSⅢ型板式无砟轨道。

关键词：高速铁路站桥一体减振轨道动力仿真现场测试

Mechanical properties of foamed polyurethane solidified ballasted track

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High-Speed Railway 2023年第2期1卷 120-129页

作者： Yang Xu luchao qie Hong Wang Wenying Yu Railway Engineering Research Institute China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijing 100081China

Foamed Polyurethane Solidified Ballasted Track(FPSBT),an innovative railway track,is formed by solidifying ballast bed with foamed *** with the traditional Discrete Ballasted Track(DBT),FPSBT does not require regular maintenance such as tamping and ***,limited studies exist on the mechanical properties of *** this study,Laboratory experiments are conducted on polyurethane samples to investigate the effects of polyurethane density on the mechanical properties of ***,the performance of DBT and FPSBT with different polyurethane densities are compared,and the recommended polyurethane density is *** exhibited negligible accumulation of deformation under cyclic loads,indicating excellent performance of FPSBT owing to the anti-deformation properties of ***,a track load vehicle test is *** exhibited better load-transmitting ability than ***,the construction and application of FPSBT in China are *** study is expected to contribute to realizing a more extensive application of FPSBT.

关键词： Ballasted track Foamed polyurethane Solidified track Track load vehicle

基于DEM-MFBD-CFD方法的冰雪飞溅击打应答器力学研究

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振动与冲击 2023年第24期42卷 290-297页

作者：迟义浩肖宏郄录朝张智海路锟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁路兰州局集团有限公司兰州车辆段兰州730050

严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynami... 详细信息

严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynamics-computational fluid dynamics, DEM-MFBD-CFD)耦合分析法,建立车厢底板结冰脱落击打应答器模型,并借助风洞和现场试验结果,验证了模型的可靠性;基于建立的分析模型研究不同列车速度、风压变化、冰块质量等因素对应答器击打的受力影响。结果表明:应答器受到的最大应力随列车运行速度呈现幂函数增长关系,当行车速度增大到350 km/h时,最大应力达15.591 MPa,约为150 km/h时的3.5倍;且随冰块质量增加应答器最大应力呈现先迅速增加后缓慢增长趋势;当横风风速为5~20 m/s作用时,应答器表面所受到的最大应力相差不大,表明横风对冰雪击打应答器作用可忽略不计;为减小冰雪飞溅击打应答器危害,可采取除融雪手段、列车降速等措施。

关键词：冰雪飞溅离散单元法离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(DEM-MFBD-CFD)耦合分析法应答器力学响应

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高速铁路有砟轨道冰雪飞溅试验研究

振动与冲击 2023年第21期42卷 11-16,28页

作者：李毅徐旸涂英辉郄录朝戚志刚赵一馨中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081 中国铁路兰州局集团有限公司兰州730000 中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心北京100081

在严寒地区,由于动车组车体及轨旁设备积雪、融冰,列车速度在低于200 km/h的情况下也会发生冰雪飞溅现象,影响高速铁路运营安全。在我国某有砟高铁首次开展了冰雪条件下有砟轨道空气动力学及行车动力性能试验,主要结论有:行车安全性指... 详细信息

在严寒地区,由于动车组车体及轨旁设备积雪、融冰,列车速度在低于200 km/h的情况下也会发生冰雪飞溅现象,影响高速铁路运营安全。在我国某有砟高铁首次开展了冰雪条件下有砟轨道空气动力学及行车动力性能试验,主要结论有:行车安全性指标有较大的安全余量,但冰雪条件下有一定增长,增幅最高为155.1%;隧道口的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力较大;钢轨、轨枕及道床的垂向振动加速度均在安全限值内,但雪天增幅明显,最高为晴天的22.8倍;桥上轨道振动加速度较大,在冰雪风场作用下易发生道砟飞溅;道心、枕底及砟肩风压随车速增加而增大,在冰雪条件下有小幅度的提升,增幅最高为48.5%,导致道砟及冰雪颗粒更易飞起;隧道口道心风压远超其他测点,在风振耦合作用下最容易发生道砟飞溅。在晴天未观察到道砟飞溅,雪天则出现明显的积雪飞起。建议在隧道口等风振耦合效应明显的区段采取相应措施防止冰雪飞溅。

关键词：高速铁路冰雪飞溅现场试验有砟轨道道砟飞溅

复杂艰险山区铁路桥隧相连区域轨道结构温度适应性研究

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铁道学报 2022年第5期44卷 119-126页

作者：侯博文赵闻强高亮蔡小培郄录朝徐旸北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京市轨道交通线路工程安全与防灾工程技术研究中心北京100044 浙江省交通投资集团有限公司智慧交通研究分公司浙江杭州310030 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

复杂艰险山区铁路严苛的服役环境给桥隧相连区域轨道选型提出了新的挑战。在明确复杂艰险山区铁路桥隧相连区轨道服役要求的基础上,建立艰险山区桥隧相连区轨道-下部基础空间精细化分析模型,并同时考虑了隧道内外的温度荷载特征,分析不... 详细信息

复杂艰险山区铁路严苛的服役环境给桥隧相连区域轨道选型提出了新的挑战。在明确复杂艰险山区铁路桥隧相连区轨道服役要求的基础上,建立艰险山区桥隧相连区轨道-下部基础空间精细化分析模型,并同时考虑了隧道内外的温度荷载特征,分析不同轨道结构在桥隧相连区域的温度适应性,提出相应的选型建议。计算结果表明:隧道口存在的纵向温度梯度荷载使得钢轨纵向位移峰值出现在温度过渡区内;桥上铺设无砟轨道后,受多层混凝土结构体系的变形协调关系影响,线路中存在中短波长的不均匀垂向变形,且道床板与底座间可能存在离缝,最大离缝量可达1.6 mm,对线路平顺性造成影响;桥上铺设有砟轨道后,有效减小了钢轨的温度应力,线路整体变形分布更为均匀。结合复杂艰险山区地区可能存在的大跨悬索桥、大跨钢桁拱桥等特殊桥梁结构,建议在艰险山区桥隧相连区域桥上铺设有砟轨道。

关键词：复杂艰险山区铁路无砟轨道有砟轨道桥隧相连区域无缝线路

高铁桥上有砟轨道梁端周期不平顺演变规律及道床支承状态检测方法

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中国铁道科学 2023年第5期44卷 39-46页

作者：徐旸李毅赵一馨戚志刚郄录朝尤明熙中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心北京100081 中国铁路兰州局集团有限公司工务部甘肃兰州730000 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

针对高速铁路简支梁桥上有砟轨道梁端周期不平顺的形成机理及演变规律开展研究,重点分析环境温度对轨道周期不平顺的影响规律,并提出一种能快速检测有砟轨道枕下道床支承状态的方法(BDS法)。结果表明:环境温度荷载引起的梁端道砟滑移流... 详细信息

针对高速铁路简支梁桥上有砟轨道梁端周期不平顺的形成机理及演变规律开展研究,重点分析环境温度对轨道周期不平顺的影响规律,并提出一种能快速检测有砟轨道枕下道床支承状态的方法(BDS法)。结果表明:环境温度荷载引起的梁端道砟滑移流变会导致梁端道床支承刚度不足,引起轨枕局部空吊,导致梁端轨道高低周期不平顺,且环境温度变化量越大,梁端轨道高低不平顺变化量越大;32 m简支梁有砟轨道梁端周期不平顺会引起脱轨系数最大值增加25.4%,平均值增大11.9%,轮重减载率最大值增大178.68%,平均值增大130.27%。BDS法可实现枕下道床支承状态的快速无损检测,可与小型捣固机配合对高铁有砟轨道梁端周期不平顺进行整治。

关键词：高速铁路有砟轨道梁端周期不平顺道床支承刚度轨枕空吊

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基于离散元法的聚氨酯固化道床力学特性

同济大学学报（自然科学版） 2019年第8期47卷 1156-1161页

作者：徐旸郄录朝王红中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所

提出了一种基于黏接力链单元的聚氨酯固化道床数值仿真分析方法,并在此基础上对聚氨酯固化道床与普通散体碎石道床在循环荷载作用下的力学性能进行了对比分析.结果表明,聚氨酯固化道床能够通过减小道床残余变形、改善道砟颗粒间接触状... 详细信息

提出了一种基于黏接力链单元的聚氨酯固化道床数值仿真分析方法,并在此基础上对聚氨酯固化道床与普通散体碎石道床在循环荷载作用下的力学性能进行了对比分析.结果表明,聚氨酯固化道床能够通过减小道床残余变形、改善道砟颗粒间接触状态的方式起到延缓道床累积沉降的目的;聚氨酯材料在延缓道床累积沉降的同时,也会导致轨枕的动位移增大.

关键词：散体道床聚氨酯离散元法力学特性

30 t轴重重载铁路有砟轨道道床结构设计研究

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铁道建筑 2018年第10期58卷 97-102页

作者：郄录朝中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

重载铁路因列车重量和长度增加、机车和车辆轴重提高,大幅增加了作用于线路上的荷载,对铁路道床有更高的要求。结合路基结构设计,提出了我国30 t轴重重载铁路有砟轨道道床可采用单层和双层2种结构。综合理论计算和室内试验给出了道床断... 详细信息

重载铁路因列车重量和长度增加、机车和车辆轴重提高,大幅增加了作用于线路上的荷载,对铁路道床有更高的要求。结合路基结构设计,提出了我国30 t轴重重载铁路有砟轨道道床可采用单层和双层2种结构。综合理论计算和室内试验给出了道床断面关键参数:道床厚度350 mm,砟肩宽度500 mm,砟肩堆高150 mm,道床边坡1∶1. 75。针对提出的道床结构在瓦日线重载铁路铺设了试验段,开展了30 t轴重列车实车试验。试验结果表明:实测脱轨系数最大值为0. 27,轮重减载率最大值为0. 21,轮轴横向力最大值为37. 1 kN,可满足列车运营安全性要求;实测横向阻力为13. 7 kN/枕,能够保证无缝线路横向稳定性;道床厚度采用350 mm相比300 mm可降低道床底面应力38. 8%。

关键词：重载铁路 30t轴重有砟轨道道床设计现场试验