成渝高速铁路地面三向振动总值特性分析

为研究高速铁路地面三向振动总值特性,选择成渝高速铁路某路堤段和桥梁段进行了现场地面三向振动测试,分析了振动总值随距离的变化特性。结果表明,路堤段和高架桥段计权和未计权振动总值均随距离增加而近似呈负指数衰减,近场衰减快,远场衰减缓慢;路堤段和高架桥段计权振动总值与Z振级随距离的变化规律类似,且近场两者之间的差值较小,当评价高速铁路运营振动的环境影响时,近场可用Z振级近似代替计权振动总值。     

公路改扩建导致新老路基差异沉降的因素分析

基于有限差分原理建立了三维有限元数值计算模型,对公路改扩建中导致新老路基差异沉降的因素进行探讨。结果表明,公路拓宽部分的沉降明显高于老路的沉降,且在新老路结合部位沉降发展最显著。路面的竖向沉降随公路拓宽宽度增加而增加,随新路基弹性模量增加而减小,随新地基土压缩模量增加而减小。其中拓宽宽度和新地基土压缩模量对路基表面沉降影响较大,新路基土弹性模量对路基表面沉降影响较小。这表明新地基土受到的压应力和新地基土压缩模量是影响路面差异沉降的主要因素。工程上可以着重从降低对新地基土的压应力和提高新地基的压缩模量两个角度来降低路面的差异沉降。     

高速铁路环境振动特性研究

在对我国高速铁路环境振动实测的基础上,分析了我国高速铁路环境振动特性。实测分析结果表明:对于350 km/h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在40 Hz左右;对于250 km/h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在25 Hz左右;货物列车运行所产生的铁路环境振动,其主频大多出现在12.5 Hz左右。地面环境振动传播规律为近场范围内距线路距离加倍,环境振动衰减2~3 dB。列车引起的地面振动随车速的提高而增大,与日本新干线的桥梁及其周围地面的振动进行的测试结果基本一致。     

成灌铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道路基段环境振动特性

为研究CRTSⅢ型板式无砟轨道环境振动特点,对成灌快铁某路基段地面振动进行了现场测试,分析了不同测点地面振动加速度时程特点、频谱特征和铅垂向振级随距离的衰减特性。结果表明:CRH 1型动车组以181 km/h速度通过测试路基地段时,地面振动持续时间约6 s,距线路中心线22 m处振动峰值加速度为60 mm/s2,由于传播过程中的几何阻尼和材料阻尼作用,52 m处振动峰值加速度衰减为10 mm/s2;在22 m处振动能量主要分布在20~60 Hz,传播过程中高频振动随距离衰减更快,52 m处振动能量主要分布在20~23Hz;地面振动垂向振级随距离的衰减符合对数规律。     

地铁列车不同轨道参数的减振效果分析

地铁在市区建筑物群中穿过 ,列车运行时产生的振动会通过行车轨道系统传递给隧道结构 ,再经隧道结构传播到周边的围岩介质 ,最后影响到沿线建筑的基础 ,产生局部区域振动。区域振动直接影响到地面建筑物和沿线地下管线的使用安全 ;同时 ,地下振动使人烦躁不安 ,直接影响人们的生产和生活 ,为此 ,对地铁列车运行振动进行研究是很有必要的。笔者基于数值分析方法 ,用适合岩土工程数值模拟的FLAC程序 ,分析了不同轨道参数对地铁诱发振动的衰减作用并得出了以下结论 :(1)钢轨支座弹性系数对振动的衰减有直接的影响 ;(2 )钢轨支座弹性系数减小 ,将导致地面振动的强度减小 ;(3)地面振动的衰减在水平方向和竖直方向均较为明显。     

350 km/h高速铁路不同线路形式处环境振动测试分析

振动是高速铁路运营期的主要环境污染形式之一.为考察350km/h高速列车运行状态下不同线路形式处的环境振动水平,对京滓城际高速铁路某车站北京端附近路堤、桥梁、路桥过渡段的列车运行时环境振动进行测试分析.结果表明,在路堤、桥梁、路桥过渡段3种线路形式中,列车通过路堤区段所产生的环境振动最大,通过路桥过渡段所产生的环境振动最小.我国现行的高速铁路路堤和桥梁环境振动预测公式的 预测值偏高.     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

基坑机械拆撑振动对邻近历史建筑的影响

深基坑混凝土支撑结构破碎拆除时产生的施工振动会引起坑周一定范围内的地面振动,当基坑紧邻需要保护的历史建筑时,对振动的影响评估与控制显得尤为重要。通过对古旧建筑物密集的苏州市老城区深基坑工程的机械拆撑振动实测,讨论了振动波传播途径、频谱与时域特征和衰减规律。根据基坑拆撑振动波的传递特点,提出了拆撑振动在坑外地表传播的衰减方程。讨论了基坑拆撑振动对周边历史建筑的影响范围。结果表明:机械拆撑振动主频为破碎锤冲击频率的倍频,提出的振动衰减方程能够较好地描述坑周地表振动传播规律,可用于预测对周边建筑物的影响。机械拆撑施工时,对于保护性历史建筑,距离基坑的最小安全距离为24.5 m;对一般振动敏感、具有保护价值的建筑,最小安全距离为4.8 m。     

地形对振动压路机激发地震波传播的影响

为了治理振动压路机在施工中对建筑物的影响,对振动波进行监测,通过试验数据的回归分析,得到压路机地面振动衰减规律和高差地形的振动效应。结果表明,地面振动波传播衰减规律符合负幂指数函数的形式;负高差地形会产生振动“缩小”效应;高差地形对振动波传播的影响存在距离限制。     

厦门云顶隧道爆破监测与分析

通过对厦门市云顶隧道爆破振动的监测与分析,确定了爆破振动引起的地表质点振动速度峰值与比例药量之间的经验公式。得出了地表质点振动主振频率主要集中在低频段;当存在一定厚度的表土层时,主振频率随距离的增加而减小的趋势并不明显;总体上存在主振频率随距离的增加而往下降的态势;不同距离的振动速度主频呈现出不同的分布趋势,同时,不同距离的振动速度主频表现出分布范围的集中程度不同。笔者提出了沿垂直方向、水平径向和水平切向振动时不同距离地震波衰减规律的经验公式。     

城市生活垃圾变形特性影响因素的试验研究

为了进一步研究城市生活垃圾(MSW)的长期变形特性,探讨初始孔隙比、易降解有机物质量分数和降解条件对其变形特性的影响,采用自主研制的压缩～降解仪,进行了多种工况下MSW的蠕变变形试验.结果表明,荷载水平较低时,初始孔隙比越小,孔隙比随竖向荷载减小的速率越快;当密实到一定程度时,孔隙比随荷载的增加有趋于稳定的趋势.易降解有机物质量分数越大,MSW的压缩模量越小,变形量越大.在竖向应力较小时,降解条件对MSW的变形特性影响不大;当竖向应力较大时,降解条件对MSW的变形特性有显著的影响.MSW的变形是应力与降解耦合作用的结果,降解引起的变形要靠应力作用才能实现,同时降解对MSW试样的压缩模量有较大的影响,并且影响MSW的应力状态.因此,初始孔隙比、降解条件和易降解有机物质量分数不但对MSW的最终变形量有较大的影响,同时对MSW沉降变形过程也有显著的影响.     

高速公路路基设计参数对车辆运行品质的影响

车辆—路基耦合而产生振动 ,为了更好地分析两者之间的相互作用 ,笔者提出了车辆—路基竖向耦合振动模型 ;并利用该耦合振动模型及二维有限元方法 ,探讨了高速公路不同路基设计参数对车辆运行品质的影响规律。研究结果表明 :路基刚度的变化对车辆竖向振动加速度的影响较大 ;路面平整度与车辆竖向振动加速度几乎成线性关系 ;随行车速度的增加车辆的舒适度将降低。     

冻融循环作用下尾矿砂抗剪强度和变形特性研究

为探究冻融循环后尾矿物理力学特性的变化特征,使用高低温试验箱和应变控制式三轴剪力仪对处于不同初始条件下的尾矿砂进行不排水不固结试验,揭示了尾矿砂的抗剪强度参数、不同围压条件下的变形模量与冻融循环次数、含水率之间的关系。结果表明:相同含水率条件下,随冻融循环次数增加,尾矿砂黏聚力先减小后趋于稳定,内摩擦角先增大后减小,围压100 k Pa和200 k Pa时变形模量逐渐减小,围压300 k Pa时变形模量呈现先减小后缓慢增大的趋势;相同冻融循环次数条件下,随尾矿砂含水率增加,其黏聚力先增加后减小、内摩擦角不断减小;不同围压条件下变形模量在总体上均呈现出不断减小的变化趋势,围压200 k Pa时变形模量总的衰减量最大,100k Pa次之,300 k Pa最小。     

高海拔剧烈干湿循环在役排土场安全状态评价

为揭示剧烈干湿循环作用对高海拔地区石灰石排土场边坡安全状态的影响，针对高海拔矿区水泥用石灰岩矿区1号、2号在役石灰石排土场边坡，基于非饱和-饱和渗流理论，引入非饱和土抗剪强度方程、基质吸力分布规律方程，开展数值计算，研究剧烈干湿循环下非饱和-饱和渗流场的演化特征并对排土场边坡进行安全状态评价。研究结果表明：在干湿循环作用下，石灰石排土场边坡表层土体由非饱和状态向饱和状态转变；随干湿循环次数增加，石灰石排土场边坡最大竖向位移持续增加，数值计算边坡最大累积竖向位移值与实际监测值较为吻合；石灰石排土场边坡安全系数随干湿循环次数增加而持续衰减；石灰石在役排土场边坡在剧烈干湿循环作用下处于稳定状态。     

基坑开挖引起下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法

针对基坑开挖引起下卧隧道的竖向变形问题,通过引入Hermite函数,建立基坑开挖所引起土体附加应力及下卧隧道竖向变形的Hermite谱分析方法。基于Mindlin解答与Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁理论,建立了基坑开挖所引起土体附加应力的计算表达式与下卧隧道竖向变形的控制方程,并采用有限项Hermite级数展开,将下卧隧道竖向变形控制方程转化为线性代数系统进行求解,获得其竖向变形解答;在此基础上,结合工程案例,验证所建立解答的收敛性与可靠性,并探讨隧道埋深、隧道与基坑水平距离及基坑平面尺寸对下卧隧道竖向变形特性的影响。结果表明：随着隧道埋深及隧道与基坑水平距离的增加,基坑开挖对下卧隧道竖向变形的影响逐渐降低,下卧隧道的竖向位移逐渐变小;基坑开挖水平尺寸的增大会使下卧隧道竖向变形增大,且平行隧道方向的尺寸变化,影响更为明显。研究成果为分析基坑开挖所引起的下卧隧道竖向变形特性提供了一种新的计算方法。     

路基碾压振动对周边环境影响的监测试验

压路机在基础设施建设中被广泛使用,由此带来的压路机施工振动对周边环境的影响问题日益突出。对某路基碾压施工场地的压路机施工振动对周边环境的影响进行了试验监测,分析了路基碾压振动速度、频率和持续时间对周边建筑的影响,并从Z振级和地震烈度的角度分析了振动对人身感受和建筑结构的影响。结果表明,路基碾压振动加速度峰值随距离增加快速衰减,其衰减公式为a=1657.85R-1.1。振动速度与频率对房屋影响较小,振动持续时间会对建筑产生一定影响。振动对居民生活和建筑物结构都存在一定的影响。最后,对受振动影响比较大的建筑物,提出通过开挖减振沟的方式来控制振动传播。     

提速条件下小唐河大桥运营性能的安全性评价

针对提速后的小唐河大桥,运用动力检测方法,对其梁跨中的动挠度、横向振幅、横向及竖向加速度、振动频率,梁端横向振幅,墩顶横向振幅、加速度、振动频率,桥墩基础顶(承台顶)横向振幅等进行了测量。根据测量的结果对其进行安全性评价,评价结果表明:提速条件下各跨梁体的最大横向振幅均不满足规范的要求,墩顶、桥墩横向振幅值较大,承台顶的横向振幅也偏大,梁墩体系横向自振频率低,而各墩墩顶和梁体跨中的横向加速度值、梁体跨中竖向振动加速度值仍能满足规范的要求;梁跨具有足够的竖向刚度。根据评价的结果对小唐河大桥的加固提出了建议。     

交通荷载作用下饱和软基的模型试验及变形分析

采用自行研制的油压式循环加载系统室内模拟交通荷载的作用 ,对饱和软粘土地基的变形性状进行了大比尺的室内模型试验 ;考虑了饱和软基的固结状态、循环应力比的大小对竖向永久变形的影响 ;得出了饱和软粘土地基的临界循环应力比和竖向永久变形及孔隙水压力随加荷周数和固结状态的变化规律 ;模型试验及变形分析研究 ,对交通荷载下饱和软基的工后沉降计算具有重要参考价值。     

高速铁路地基膨胀泥岩变形试验及计算研究*

为研究某高铁地基膨胀泥岩在含水率和上覆荷载共同作用下的膨胀变形规律,通过室内试验和理论推导,分析地基膨胀泥岩的膨胀量随时间增长及含水率增加的变化规律。结果表明:无荷载地基膨胀泥岩的膨胀量随时间增加呈阶梯式持续增长趋势;有荷载地基膨胀泥岩的膨胀量在上覆荷载作用初期减小,然后随时间增加呈阶梯式增长趋势,膨胀变形结束时间约为45 h。含水率对该地基膨胀泥岩的膨胀变形影响较大,在无荷载试验中膨胀量随含水率的增加而增加;对于有荷载试验,膨胀量随含水率的增加多呈先减小后增大的趋势,地基膨胀泥岩对应含水率为23%~25%时膨胀变形稳定。从力学理论出发,利用弹性力学中的物理方程并引入膨胀率,推导地基膨胀泥岩在含水率和上覆荷载共同作用下及无上覆荷载时的膨胀量计算公式,发现含水率大于7%时,公式计算结果与试验结果最大相对误差为14.87%,可为实际工程提供理论支撑。     

城际铁路地下段运营振动对上部埋地燃气管道的影响

以某城际铁路下穿埋地燃气管道工程为例,应用车辆-轨道耦合动力学理论建立了车辆-轨道垂向耦合动力学模型,计算了250 km/h行车速度下的钢轨扣件支点反力;利用ANSYS建立了包括轨道、隧道结构、土体和燃气管道的三维有限元模型,以钢轨扣件反力为输入荷载,分析了列车运营条件下燃气管道的振动响应特性,并分析了会车对燃气管道振动响应特性的影响。结果表明,当列车单向运营速度为250 km/h时,燃气管道的最大振动加速度为1.175×10~(-3)m/s~2。如果在管道下方会车,列车运行振动对埋地燃气管道的影响范围显著增大,振动位移幅值和加速度幅值增幅分别为85.2%和75.8%,最大位移为2.21×10-5m,最大振动加速度为2.12×10~(-3)m/s~2。根据预测计算结果判断,本工程列车单向运营引起的埋地燃气管道的振动烈度小于I度,会车时振动烈度略大于I度。