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基于可靠性理论的重载铁路钢桁梁桥承载能力评估方法
王幸业;王丽;王亚伟;李旭伟;针对重载铁路钢桁梁桥承载能力评估的工程需求,本文以朔黄铁路64m单线简支钢桁梁桥为研究对象,基于可靠性理论,提出了一套融合蒙特卡罗模拟与数值分析的承载能力评估方法。建立以功能函数为核心的结构可靠度评估框架,结合实测数据与概率统计模型,确定了列车轴重、冲击系数、恒载及构件抗力的随机分布特征,构建了包含随机列车荷载生成、影响线加载、可靠度分析的完整评估流程。结果表明,在考虑列车荷载、冲击系数、恒载及抗力不确定性的条件下,关键构件的抗力显著高于荷载效应,满足结构安全性要求。
大跨度钢桁梁明桥面轨枕板式轨道结构损伤特性
孙立;陈子豪;张长龙;任西冲;张政;基于钢筋混凝土弹塑性损伤理论,构建了钢桁梁明桥面轨枕板式轨道的非线性分析模型,探讨列车荷载及温度荷载对轨道结构损伤特性的影响。结果表明:列车荷载作用下,轨枕板式轨道结构损伤较小;在设计温度荷载作用下,轨枕板结构损伤不大,最大损伤因子为0.424;整体升温30 ℃时扣件连接部位的最大受拉损伤因子为0.987,混凝土垫层与轨枕板、钢桁梁接触面易产生离缝损伤;整体降温30℃时轨枕板螺栓口附近损伤显著,混凝土垫层中的最大受拉、受压损伤因子分别为0.981和0.930;在极端正负温度梯度下,轨枕板式轨道结构损伤均较集中,混凝土垫层中的受拉损伤因子均达到0.981,轨枕板混凝土垫层与钢桁梁接触面易产生损伤。
土工合成材料加筋土桥台变形特性数值模拟研究
朱棣;余晓晓;王清明;徐超;李昊煜;土工合成材料加筋土桥台直接支撑中小型桥梁的上部结构和过渡路基,表现出优异的工程性能,已逐渐应用于工程建设中。本文建立了加筋土桥台二维有限元数值模型,结合工程原型探究了承载区缩进距离、承载区宽度和填料参数对加筋土桥台变形性能的影响规律。结果表明,增大承载区缩进距离和承载区宽度,加筋土桥台的顶部沉降和水平位移均随之减小;而采用力学性能较差的颗粒土作为填料时,加筋土桥台的沉降和水平位移有所增大。需要注意的是增大缩进距离和承载区宽度,会增加桥跨长度和工程建设成本,因此在实际工程中应做合理选择。本文研究结果可为加筋土桥台的设计提供相关参考和依据。
大跨度铁路钢桥列车荷载图式加载长度研究
王丽;胡所亭;郭辉;蔡超勋;对我国客、货运列车的长度及发展进行了调研分析,以国内一座千米级大跨度钢桁梁悬索桥为背景,对列车荷载图式加载长度取全桥长、550 m、500 m、450 m时,桥梁主桁、主缆、吊索和主塔的受力性能进行了计算分析,明确了加载长度对这些结构构件的影响特征和规律,进一步分析了加载长度对不同类型杆件影响特征存在差异的原因;综合考虑我国铁路列车的发展及加载长度对桥梁受力性能的影响,提出了不同类型列车荷载图式加载长度取值建议。我国客运列车长度一般不会超过550 m,货运列车长度已经超过了1 000 m,并存在进一步增加的可能;列车荷载图式加载长度从全桥长变化至450 m时,千米级跨度钢桁梁悬索桥主桁杆件受力影响不大,对主塔、主缆、吊索等影响较大;基于我国铁路列车的发展情况及加载长度对桥梁的影响特征,建议客货共线和货运铁路列车荷载图式按全桥最不利情况加载,这样在工程量增加并不是很显著的情况下,为将来货运列车的进一步发展提供条件;客运铁路列车荷载图式加载长度可按550 m取用。
既有线捣固质量影响因素辨识及评价方法
胡方磊;范思宇;周运锋;时瑾;为解决现有轨道质量指数(Track Quality Index, TQI)评价方式过于单一的问题,本文采用通径分析方法揭示各影响因素对轨道平顺性的直接影响、间接影响及综合影响。通过结合层次分析法与tanh函数,构建涵盖更多影响因素的轨道综合质量指数(Track Comprehensive Quality Index, TCI);通过计算累积频率确定相应阈值,进而筛选捣固质量较差区段。基于一国家Ⅰ级客货共线铁路区段的实测数据,运用TCI进行轨道状态评价,来验证可行性。结果表明:影响既有线捣固质量的22个因素中,轨道几何形位所占权重较大,其中,与TQI降幅相关性最大的是高低不平顺,对捣固效果起到积极的影响,在TCI中权重为15.797%;TCI指数可准确评价轨道平顺性状态,由此可筛选需养护维修的区段;部门和速度等级对捣固质量影响较大,应予以重视。
振动碾压时路基的三维应力响应
刘海强;李顺群;李有兵;井乐炜;张凯;周燕;赵宇辉;张帅伟;为揭示振动压路机碾压过程中路基的三维应力状态演变规律,开展了碾压过程应力测试。结合数值分析软件,对采集到的原始数据进行处理和分析,揭示了在压路机作用下土中应力状态、土层沉降及其对压实效果的影响。在此基础上,将碾压荷载下土的应力与测试结果进行了对比。结果表明:振动轮的振动状态显著影响土层内的应力分布,其中弱振作用下的竖向应力约为静压应力的2.1倍,前进碾压产生的三维应力小于后退碾压产生的三维应力;振动轮下的应力最大,沿深度方向大致呈对数衰减趋势,振动条件下实测值约为计算值的73%,在测试范围内0.45~1.25 m衰减均超过60%;随着碾压遍数的增加,正应力的绝对值逐渐减小并趋于稳定而剪应力基本不变,土层沉降量也随之减小,并在达到临界碾压遍数的条件下实现最优压实效果。研究结果揭示了碾压过程中土中三维应力演变过程,为优化路基碾压方案提供了一条新的路径。
线间立柱雨棚钢结构检测及可靠性鉴定
孙浩行;王博;刘威;随着服役年限的增加和环境的影响,线间立柱雨棚面临安全性降低的问题。本文以某高铁线间立柱雨棚为例,全面检查钢结构病害情况并重点检测关键部位,通过数据检测、钢结构验算等对其进行可靠性鉴定。结果表明:评定结构可靠性等级为Ⅱ级,存在控制性缺陷,包括特定榀跨挠度问题、纵向系杆节点板问题及腹杆区格错位等。因此,提出加强日常巡查、修复涂层锈蚀、处理焊缝缺陷、监测桁架挠度、加固结构部件等建议,为后期运营维修提供数据支撑,以确保雨棚整体结构安全与耐久性,并维持其正常服役状态。
基于点云差分图的道砟盈欠缺陷检测方法
章炫锐;孙淑杰;马超群;王胜春;王宁;刘俊博;王亮;道床断面几何结构偏差计算中,同一条检测线路内不同区域道床结构存在差异,而同一个道床剖面模板难以适应所有的道床结构,导致道砟盈欠的误判。针对该问题,本文对麦克逊式对比度(Michelson-like Contrast, MLC)增强算法进行改进,提出一种将道床点云数据映射为点云差分图的方法。将点云数据规则化并表征为二维图像,通过图像对比度增强技术,抑制模板与实际道床结构不匹配导致的道砟盈欠缺陷误报;引入局部像素的标准差统计值,加强对光带缺陷以及背景噪声的抑制效果,进一步减少误报,提高道砟盈欠缺陷检测的准确率。将本文算法与几种常用图像对比度增强算法进行对比,并将本文算法用于实际线路。结果表明,与其他算法相比,本文所提出的改进MLC算法表现最好;引入本文算法后,道砟盈欠缺陷误报数量下降了66.28%,误报缺陷的砟量体积下降了87.52%。
双块式无砟轨道典型病害特征及形成原因分析
魏洪山;丰成林;孙润峰;刘竞;为提升双块式无砟轨道结构的服役性能,通过调研工程与应用实践,对双块式无砟轨道典型病害进行了系统总结。结果表明:双块式无砟轨道典型病害主要包括双块式轨枕劣损、道床与轨枕界面离缝、支承层或道床板开裂、底座板粉化等。轨枕劣损主要表现为轨枕挡肩裂纹、掉块、轨枕挡肩底脚45°斜裂纹;道床与轨枕界面离缝表现为道床与轨枕连接界面出现明显分离;支承层开裂主要表现为限位凹槽四角和横向开裂;道床板开裂主要表现为八字裂纹、贯通裂缝、表面龟裂;底座板粉化表现为混凝土表面起砂、掉皮、剥落、掉块。针对上述病害类型,从生产、施工、材料、外界环境等方面分析其形成原因,成果可为建设-运营期双块式无砟轨道典型病害的预防整治提供参考。
道岔区轨向结构不平顺实时消除算法
夏承亮;程朝阳;张二永;韩志;赵延峰;程雨;基于惯性基准法,以道岔区轨道几何动态检测为研究对象,对轨道几何数据的重复性进行分析对比,进而提出了基于条件阈值的道岔曲股轨向滑动匹配处理算法,并利用现场数据进行验证。结果表明:基于惯性基准法的道岔区轨道几何动态检测数据重复性差值的第95百分位数小于0.4 mm,惯性基准法可以满足正向、侧向岔区轨道几何动态检测要求,但道岔的曲股轨向的动态检测输出包括道岔导曲部分的小半径曲线、道岔尖心轨的特殊结构造成的结构不平顺和真实轨道几何病害。本文提出的基于条件阈值判断的滑动匹配岔区轨向大值处理算法,可消除道岔曲股轨向的结构不平顺对线路轨道质量指数的影响,输出道岔的轨道几何实测值与道岔轨道几何设计值之间的差异,真实反映岔区轨道几何不平顺,符合现有的轨道单点大值超限和区段数据统计的评价方法。