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Current situation and development trend of design methods for subgrade structure of high speed railways

Railway Sciences 2023年第3期2卷 289-309页

作者： yangsheng ye Degou Cai Qianli Zhang Shaowei Wei Hongye Yan Lin Geng State Key Laboratory for Track Technology of High-Speed Railway China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijingChina China Academy of Railway Sciences Corporation Limited Railway Engineering Research InstituteBeijingChina State Key Laboratory of High Speed Railway Track Technology China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijingChina

Purpose–This method will become a new development trend in subgrade structure design for high speed ***/methodology/approach–This paper summarizes the structural types and design methods of subgrade bed for high speed railways in China,Japan,France,Germany,the United States and other countries based on the study and analysis of existing literature and combined with the research results and practices of high speed railway subgrade engineering at home and ***–It is found that in foreign countries,the layered reinforced structure is generally adopted for the subgrade bed of high speed railways,and the unified double-layer or multi-layer structure is adopted for the surface layer of subgrade bed,while the simple structure is adopted in China;in foreign countries,different inspection parameters are adopted to evaluate the compaction state of fillers according to their respective understanding and practice,while in China,compaction coefficient,subsoil coefficient and dynamic deformation modulus are adopted for such evaluation;in foreign countries,the subgrade top deformation control method,the subgrade bottom deformation control method,the subsurface fill strength control method are mainly adopted in subgrade bed structure design of high speed railways,while in China,dynamic deformation control of subgrade surface and dynamic strain control of subgrade bed bottom layer is adopted in the ***,the cumulative deformation of subgrade caused by train cyclic vibration load is not considered in the existing design ***/value–This paper introduces a new subgrade structure design method based on whole-process dynamics analysis that meets subgrade functional requirements and is established on the basis of the existing research at home and abroad on prediction methods for cumulative deformation of subgrade soil.

关键词： High speed railway Subgrade engineering Subgrade bed structure Design method Existing research Development trend

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A constitutive model for cyclic densification of coarse-grained soil filler for the high-speed railway subgrade considering particle breakage

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Railway Sciences 2022年第1期1卷 1-15页

作者： yangsheng ye Degou Cai Lin Geng Hongye Yan Junkai Yao Feng Chen State Key Laboratory for Track Technology of High-Speed Railway China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijingChina Beijing Tieke Special Engineering Technology Corporation Limited China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijingChina

Purpose–This study aims to propose a semiempirical and semitheoretical cyclic compaction constitutive model of coarse-grained soil filler for the high-speed railway(HSR)subgrade under cyclic ***/methodology/approach–According to the basic framework of critical state soil mechanics and in view of the characteristics of the coarse-grained soil filler for the HSR subgrade to bear the train vibration load repeatedly for a long time,the hyperbolic empirical relationship between particle breakage and plastic work was *** the influence of cyclic vibration time and stress ratio,the particle breakage correction function of coarse-grained soil filler for the HSR subgrade under cyclic load was *** to the classical theory of plastic mechanics,the shearing dilatation equation of the coarse-grained soil filler for the HSR subgrade considering particle breakage was modified and obtained.A semiempirical and semitheoretical cyclic compaction constitutive model of coarse-grained soil filler for the HSR subgrade under cyclic load was further *** backward Euler method was used to discretize the constitutive equation,build a numerical algorithm of“elastic prediction and plastic modification”and make a secondary development of the program to solve the cyclic compaction ***–Through the comparison with the result of laboratory triaxial test under the cyclic loading of coarse-grained soil filler for the HSR subgrade,the accuracy and applicability of the cyclic compaction model were *** show that the model can accurately predict the cumulative deformation characteristics of coarse-grained soil filler for the HSR subgrade under the train vibration loading repeatedly for a long *** considers the effects of particle breakage and stress ratio,which can be used to calculate and analyze the stress and deformation evolution law of the subgrade structure for HSR.

关键词： soil constitutive repeatedly

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高速铁路路基动力响应特性

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铁道建筑 2015年第10期55卷 7-12页

作者：叶阳升中国铁道科学研究院北京100081

结合高速铁路路基基床动力响应现场实测与有限元计算,分析了无砟轨道路基动应力、动变形和振动加速度的幅值特征及变化规律,揭示了列车荷载作用下基床内应力、应变的分布规律。研究结果表明：轨道路基基床动应力范围为11-16 kPa,随车速... 详细信息

结合高速铁路路基基床动力响应现场实测与有限元计算,分析了无砟轨道路基动应力、动变形和振动加速度的幅值特征及变化规律,揭示了列车荷载作用下基床内应力、应变的分布规律。研究结果表明：轨道路基基床动应力范围为11-16 kPa,随车速变化不明显,随轴重增大而增加,每1 t轴重产生动应力约为1.02 kPa;无砟轨道路基基床表面动应力分布范围较大且相对均匀,动应力随深度衰减较缓慢;无砟轨道路基动变形较小,随着路基刚度的增大动变形减小且分布较均匀,路基对线路整体刚度影响不大;无砟轨道路基振动加速度一般不大于10 m/s^2,振动主频100-500 Hz。

关键词：高速铁路路基基床结构动力响应动应力动变形

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国外加筋垫层桩支承路基计算方法分析

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中国铁道科学 2007年第2期28卷 1-6页

作者：周镜叶阳升蔡德钩铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

从荷载传递与分配、加筋垫层格栅的张拉力和路堤横向滑移3个方面介绍英国、日本、德国和北欧规程(手册)中有关加筋垫层桩支承路基的计算方法。分别采用这些计算方法对两个算例的加筋垫层格栅张拉力进行计算,发现计算结果相差较大。不同... 详细信息

从荷载传递与分配、加筋垫层格栅的张拉力和路堤横向滑移3个方面介绍英国、日本、德国和北欧规程(手册)中有关加筋垫层桩支承路基的计算方法。分别采用这些计算方法对两个算例的加筋垫层格栅张拉力进行计算,发现计算结果相差较大。不同方法计算结果产生差异的原因是,各规范对拱效应、作用于桩间垫层上的荷载、垫层加筋体张拉力等的计算方法差异较大。建议结合我国铁路建设工程实际,对现有方法中存在的问题进行系统和有计划的研究,建立我国自己的加筋垫层桩支承路基的设计理论和方法。

关键词：地基处理桩支承路基加筋垫层拱效应格栅张拉力

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改良土路基的设计及压实指标研究

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中国铁道科学 2008年第2期29卷 1-5页

作者：叶阳升程爱君张千里中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

针对我国铁路改良土路基设计和施工缺乏相关标准,根据国内外有关资料以及现场施工中出现的问题,从改良土的强度随时间变化的特性出发,对改良土路基的设计及压实指标进行研究。提出改良土路基的标准设计强度应以控制路基面的变形为准,并... 详细信息

针对我国铁路改良土路基设计和施工缺乏相关标准,根据国内外有关资料以及现场施工中出现的问题,从改良土的强度随时间变化的特性出发,对改良土路基的设计及压实指标进行研究。提出改良土路基的标准设计强度应以控制路基面的变形为准,并考虑路基处于不利气候条件和施工时的强度损失,对设计强度作相应提高;建议改良土强度采用改良土养生7 d的饱和无侧限抗压强度,并考虑延迟压实的影响,留有一定的安全储备;为了确保路基压实质量检测的快捷性、有效性及可控性,建议改良土路基的压实指标采用压实度和改良土掺入料的掺入量,并且在压实度的计算中采用与现场施工等时的室内最大干密度。

关键词：路基改良土设计参数压实指标强度指标延迟压实

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钢轨应力检测中超声导波模态选取方法研究

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仪器仪表学报 2014年第11期35卷 2473-2483页

作者：许西宁叶阳升江成余祖俊柯在田中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

钢轨横截面形状复杂,其内部可传播的导波模态数量众多,为了选取适于检测钢轨内部温度应力的模态,本文提出了一种导波模态选取的指标模型。该模型基于频率、应力敏感度、振型、激励位置偏离度、模态可辨识度五个因子构建,通过分别求解五... 详细信息

钢轨横截面形状复杂,其内部可传播的导波模态数量众多,为了选取适于检测钢轨内部温度应力的模态,本文提出了一种导波模态选取的指标模型。该模型基于频率、应力敏感度、振型、激励位置偏离度、模态可辨识度五个因子构建,通过分别求解五个因子的数值,综合得到模型的计算结果,最终选取了计算结果数值最大、其值为0.88的导波模态。经实验室和西宝高速铁路现场测试,本文提出的指标模型,能快速、准确选取适于应力检测的导波模态,所选取的模态对应力敏感,在应力变化137 MPa时,其群速度变化值达到2.2 m/s,该模态激励方式简单,易于控制,传播距离超过1km,适用于无缝线路钢轨长距离平均温度应力的在线监测。

关键词：超声导波指标模型频散曲线应力敏感度激励响应

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多年冻土地区路基冻害分析及防治措施

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铁道建筑 2006年第7期46卷 60-61页

作者：程爱君叶阳升铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

分析多年冻土地区铁路路基冻害的主要类型及其形成的主要原因,介绍了多年冻土的地温分区和冻土分类及多年冻土地区路基设计原则及应用范围,提出了多年冻土地区铁路路基病害综合防治措施。

关键词：多年冻土季节融化层年平均地温

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铁路路基填料分类深化研究

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中国铁道科学 2012年第2期33卷 13-20页

作者：王仲锦张千里叶阳升中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

根据泰波最大干密度理论和粒子干涉理论,分析不均匀系数取值范围及其对孔隙率的影响,提出颗粒级配的改进方案:当不均匀系数大于或等于10且曲率系数为1～3时,定义填料的颗粒级配为良好级配;当不均匀系数大于或等于10且曲率系数小于1或大... 详细信息

根据泰波最大干密度理论和粒子干涉理论,分析不均匀系数取值范围及其对孔隙率的影响,提出颗粒级配的改进方案:当不均匀系数大于或等于10且曲率系数为1～3时,定义填料的颗粒级配为良好级配;当不均匀系数大于或等于10且曲率系数小于1或大于3时,定义填料的颗粒级配为间断级配;当不均匀系数小于10时,定义填料的颗粒级配为均匀级配。通过对影响填料工程性能因素的分析,并结合工程实践,提出填料分类分组的建议方案:在巨粒土和粗粒土中,细粒含量按5%,15%和30%分界;将细粒含量大于或等于15%的巨粒土和粗粒土划分为粉土块石、黏土块石、多粉土块石和多黏土块石等;对于细粒土,在粗粒含量大于或等于30%的条件下,将砾石含量大于或等于25%的细粒土定义为含砾液限土,否则定义为含砂液限土;巨粒土和粗粒土母岩的饱水抗压强度应大于或等于20MPa;在砾石类土划分中增加5mm粒组界限。

关键词：铁路路基填料级配分类分组

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路基的填料冻胀分类及防冻层设置

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中国铁道科学 2007年第1期28卷 1-7页

作者：叶阳升王仲锦程爱君罗梅云铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

我国冻土区铁路路基表层的冻胀病害严重,且没有相应的路基填料冻胀性分类标准。在分析路基的冻胀特性、影响路基冻胀的因素、路基冻害整治中存在的问题的基础上,借鉴国内外地基土的冻胀性分类,并结合铁路路基填料分类的特点、铁路线路... 详细信息

我国冻土区铁路路基表层的冻胀病害严重,且没有相应的路基填料冻胀性分类标准。在分析路基的冻胀特性、影响路基冻胀的因素、路基冻害整治中存在的问题的基础上,借鉴国内外地基土的冻胀性分类,并结合铁路路基填料分类的特点、铁路线路冻胀限高和维修标准,提出铁路路基填料冻胀性分类方案,并建议在冻土区设置路基防冻层。路基填料冻胀性分类方案以各类土的细粒含量、冻前含水量和冻胀高度为指标,进行冻胀敏感性和冻胀等级两级分类。路基防冻层应用细粒含量<5%的砂类和细粒含量<15%的砾类、碎石类不冻胀土填筑,防冻层的厚度根据路基的标准冻深。列车的运行速度和载重量确定。

关键词：防冻层冻结深度冻胀填料冻胀性分类路基

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高速铁路路基振动压实理论与智能压实技术综述

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中国铁道科学 2021年第5期42卷 1-11页

作者：叶阳升朱宏伟尧俊凯蔡德钩安再展中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 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

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,... 详细信息

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。

关键词：高速铁路路基工程振动压实智能压实技术综述

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