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铁道学报 2024年

作者：刘维正谭际鸣伍军尧俊凯黄轩嘉郜凤龙中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程研究中心中国中铁股份有限公司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

针对运营期高铁无砟轨道-路基结构的伤损问题，选取以轨面伤损、扣件失效与轨道板裂缝、路基不均匀沉降为代表的短波、中波、长波伤损，分别建立物理模型，开发了伤损样本生成程序。考虑列车-轨道-路基耦合系统的动力学相互作用，建立... 详细信息

针对运营期高铁无砟轨道-路基结构的伤损问题，选取以轨面伤损、扣件失效与轨道板裂缝、路基不均匀沉降为代表的短波、中波、长波伤损，分别建立物理模型，开发了伤损样本生成程序。考虑列车-轨道-路基耦合系统的动力学相互作用，建立了适用于多种不同轨道伤损类型的动力学精细化数值仿真模型。通过仿真结果与实测数据的对比，验证了模型有效性，分析了各类伤损工况对车体垂向加速度、钢轨垂向变形的影响规律。结果表明：列车经过轨面伤损点时的轮轨作用力瞬间增加至平均值的3～6倍，轨面凸起会加剧车体150Hz以上的高频振动，轨面凹陷会加剧车体100Hz以内的低频振动。相邻扣件失效会导致钢轨附加变形非线性增大，并对列车动力学平衡造成持久影响；轨道板材料强度衰减对轨面沉降影响不明显，但会增大轨道板发生断裂破坏的可能。车体垂向加速度幅值与路基沉降幅值成正比，与路基沉降波长负相关，近似与列车速度的平方成正比，较短的沉降波长会加速路基伤损的发展。研究成果可为高铁运营维护与安全性评估提供依据。

关键词：高速铁路轨道路基数值仿真结构伤损动态性能路基沉降

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钢筋在超高性能混凝土中的锚固与搭接性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 100-112页

作者：郭保第丁然李玥一聂鑫许见超清华大学土木工程系北京100084 北方工业大学土木工程学院北京100144 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技术国家重点实验室北京100081

为研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)与钢筋间的黏结受力性能,设计并制作了45个锚固试件和39个包含新旧UHPC界面的对称搭接试件,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固/搭接长度、荷载形式、箍筋配置以及界面处理方... 详细信息

为研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)与钢筋间的黏结受力性能,设计并制作了45个锚固试件和39个包含新旧UHPC界面的对称搭接试件,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固/搭接长度、荷载形式、箍筋配置以及界面处理方式对黏结性能的影响规律。结果表明:对于锚固试件,其破坏模式和黏结强度主要由保护层厚度和锚固长度共同影响,当保护层厚度小于3d(d为钢筋直径)时,均发生UHPC劈裂破坏,黏结强度均较小;保护层厚度达3d及以上时,锚固长度为5d的试件均发生钢筋屈服后的拔出破坏,黏结强度较大;锚固长度达10d及以上时,试件均发生钢筋拉断破坏,同时黏结强度平均降低幅度达50%以上;对于搭接试件,无箍筋配置的试件均发生界面劈裂破坏;当体积配箍率不低于0.2%时,搭接试件的破坏模式及黏结强度主要受搭接长度的影响,搭接长度大于6d时,破坏模式由钢筋拔出破坏转变为钢筋拉断破坏,且黏结强度明显降低。依据试验结果,对于拔出试件,建议保护层厚度取值为3d~5d,同时建立了最小锚固/搭接长度计算公式,并给出了临界黏结长度系数α的取值建议。

关键词：超高性能混凝土钢筋锚固/搭接长度黏结性能黏结强度

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纳米C—S—H/PCE对硅酸盐硫铝酸盐复合水泥凝结硬化的影响

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土木与环境工程学报（中英文） 2021年第2期43卷 138-147页

作者：胡建伟谢永江刘子科郑新国曾志王月华翁智财蒋睿中国铁道科学研究院北京100081 高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

研究了纳米C—S—H/PCE对硅酸盐硫铝酸盐复合水泥凝结时间、早期水化历程及抗压强度的影响,采用XRD、TG、pH计和SEM等分析测试手段对早龄期水化产物和液相碱度等进行表征,探讨了纳米C—S—H/PCE对硅酸盐硫铝酸盐复合水泥的增强机理。结... 详细信息

研究了纳米C—S—H/PCE对硅酸盐硫铝酸盐复合水泥凝结时间、早期水化历程及抗压强度的影响,采用XRD、TG、pH计和SEM等分析测试手段对早龄期水化产物和液相碱度等进行表征,探讨了纳米C—S—H/PCE对硅酸盐硫铝酸盐复合水泥的增强机理。结果表明:掺加纳米C—S—H/PCE能有效缩短硅酸盐硫铝酸盐复合水泥浆体初凝及终凝时间,当C—S—H掺量≥1.0%时,硅酸盐硫铝酸盐复合水泥的初、终凝时间差明显缩短。纳米C—S—H/PCE加快了硅酸盐硫铝酸盐复合水泥水化放热速率,提高了总的水化放热量,早期水化产物生成数量多,但对水泥水化产物类型没有影响,硅酸盐硫铝酸盐复合水泥体系8、12、16 h的抗压强度显著提高。

关键词：硅酸盐水泥硫铝酸盐水泥水化硅酸钙凝胶凝结硬化水化反应

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基于隔振器荷载特征的非线性隔振器设计方法研究

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振动与冲击 2021年第21期40卷 290-297页

作者：杜香刚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 高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

基于非线性隔振理论,提出了基于荷载特征隔振器隔振特征的非线性隔振器设计方法。具体包括:车辆-轨道-隧道耦合动力学建模、浮置板轨道用隔振器荷载特征识别、隔振器非线性刚度优化设计、隔振器非线性阻尼优化设计和非线性减振轨道系统... 详细信息

基于非线性隔振理论,提出了基于荷载特征隔振器隔振特征的非线性隔振器设计方法。具体包括:车辆-轨道-隧道耦合动力学建模、浮置板轨道用隔振器荷载特征识别、隔振器非线性刚度优化设计、隔振器非线性阻尼优化设计和非线性减振轨道系统仿真验证。该方法通过对浮置板轨道用隔振器刚度和阻尼参数的非线性设计,使得隔振器兼具低频隔振和动态位移控制的能力。理论研究表明:相比采用既有线性钢弹簧隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称线性系统),采用非线性隔振器的浮置板减振轨道系统(以下简称非线性系统)可有效控制轨道板动态位移,轨道板动态位移可降低约20%;,非线性系统可显著降低轨道板的振动加速度响应,振动加速度有效值可降低约62%;非线性系统在全频段都具有较好的衰减效果,Z振级插入损失约3 dB,在低频段(≤20 Hz)非线性系统的隔振效果优于线性系统,分频最大振级插入损失约12 dB。

关键词：非线性隔振非线性刚度非线性阻尼浮置板轨道低频振动

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基于车辆响应的无砟轨道路基不均匀沉降评价指标理论研究

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工程力学 2021年第12期38卷 147-157页

作者：钟阳龙马超智高亮蔡小培赵闻强北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 高速铁路轨道技术国家重点实验室(中国铁道科学研究院) 北京100081

路基不均匀沉降的合理评价对于保障高速铁路运营安全和指导线路养护维修至关重要。传统路基沉降评价多基于沉降幅值单一指标,缺乏对车辆运营速度、路基沉降波长的综合考虑。该文基于建立的精细化多车-无砟轨道-路基耦合动力学模型,分析... 详细信息

路基不均匀沉降的合理评价对于保障高速铁路运营安全和指导线路养护维修至关重要。传统路基沉降评价多基于沉降幅值单一指标,缺乏对车辆运营速度、路基沉降波长的综合考虑。该文基于建立的精细化多车-无砟轨道-路基耦合动力学模型,分析了路基不均匀沉降下的车辆动力学响应特征以及运营速度、沉降波长及幅值对车辆响应的影响规律,在此基础上提出了沉降时变率指标用于路基不均匀沉降评价。结果表明:沉降时变率能融合车辆运营速度、沉降波长、波幅三者对高速列车动力学响应的共同影响。沉降二阶时变率和轮轨垂向力、轮重减载率安全性指标呈显著的线性映射关系;沉降一阶时变率和车体加速度等舒适性指标呈较为显著的线性映射关系;并提出了轮重减载率、车体加速度与沉降时变率的拟合公式。研究成果可为高铁线路设计和养护维修提供参考。

关键词：高速铁路路基沉降评价指标沉降时变率车辆-轨道耦合动力学

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艰险山区铁路桥隧技术接口悬挂威胁等级评估

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2023年第3期42卷 36-43页

作者：鲍学英魏代磊班新林许见超兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

艰险山区环境条件极端恶劣、地质灾害频发,铁路沿线桥隧工程占比大,为提高桥隧工程技术接口管理水平,构建贝叶斯反馈修正云模型对桥隧技术接口悬挂威胁等级进行评估。首先,以铁路桥隧工程技术接口为基础,考虑不同参建方之间的接口共性... 详细信息

艰险山区环境条件极端恶劣、地质灾害频发,铁路沿线桥隧工程占比大,为提高桥隧工程技术接口管理水平,构建贝叶斯反馈修正云模型对桥隧技术接口悬挂威胁等级进行评估。首先,以铁路桥隧工程技术接口为基础,考虑不同参建方之间的接口共性问题和艰险山区铁路建设面临的一系列技术难题对接口悬挂的影响作用,从业主方因素、勘察设计方因素、承包方因素、与项目关联的其他因素、外界因素5个方面出发,构建了桥隧工程技术接口悬挂威胁等级评价指标体系,并利用IFAHP法进行赋权。然后,运用贝叶斯反馈修正原理构建了艰险山区铁路桥隧工程技术接口悬挂威胁等级评估模型。最后,以贡多顶隧道和奔中车站双线大桥桥隧工程技术接口为例,对其悬挂威胁等级进行评估,并借助MATLAB进行可视化分析。通过工程实例表明,该技术接口悬挂威胁综合等级为严重,其中勘察设计因素对桥隧技术接口的悬挂威胁程度最高。

关键词：隧道工程桥隧技术接口接口悬挂贝叶斯反馈云模型

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城区单薄山体岩石高边坡爆破振动高程效应研究

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工程爆破 2024年第3期30卷 152-159页

作者：孙鹏昌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国家重点实验室北京100081

为了探明几何形态特殊的单薄山体岩石高边坡的爆破振动响应特征,在赤湾停车场场平石方开挖爆破过程中,开展了赤湾山单薄山体岩石高边坡爆破振动监测,分析了赤湾山岩石高边坡爆破振动PPV和主频的分布规律,拟合了赤湾山岩石高边坡爆破振动... 详细信息

为了探明几何形态特殊的单薄山体岩石高边坡的爆破振动响应特征,在赤湾停车场场平石方开挖爆破过程中,开展了赤湾山单薄山体岩石高边坡爆破振动监测,分析了赤湾山岩石高边坡爆破振动PPV和主频的分布规律,拟合了赤湾山岩石高边坡爆破振动PPV和主频的预测公式,分析了赤湾山岩石高边坡爆破振动的高程效应。结果表明:赤湾山单薄山体岩石高边坡马道内侧爆破振动PPV随水平爆心距和相对高差增大呈现先衰减后增大的趋势,在一定高程以上爆破振动PPV呈现明显的高程放大效应,坡顶监测点PPV约为坡脚的3~8倍;爆破振动主频随水平爆心距和相对高差增大呈先衰减后波动稳定的趋势,在一定高程以上爆破振动主频稳定在25 Hz左右。赤湾山岩石高边坡爆破振动高程效应与单薄山体岩石高边坡形态有关,雄厚山体岩石高边坡爆破振动PPV和主频公式对单薄山体岩石高边坡爆破振动PPV和主频的拟合效果一般。

关键词：岩石高边坡单薄山体爆破振动振动主频高程效应

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有砟轨道沥青混凝土面路基结构温度场特性研究

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铁道学报 2022年第2期44卷 64-71页

作者：蔡德钩石越峰楼梁伟闫宏业吕宋北京铁科特种工程技术有限公司北京100081 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高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

为掌握有砟轨道沥青混凝土面路基结构的温度场特性,采用有限元分析软件建立有砟轨道-沥青混凝土层-路基结构体系温度场数值模型,结合北京—张家口高速铁路现场监测结果对数值模型进行校核,分析有砟轨道-沥青混凝土层-路基结构体系温度... 详细信息

为掌握有砟轨道沥青混凝土面路基结构的温度场特性,采用有限元分析软件建立有砟轨道-沥青混凝土层-路基结构体系温度场数值模型,结合北京—张家口高速铁路现场监测结果对数值模型进行校核,分析有砟轨道-沥青混凝土层-路基结构体系温度场的时空分布规律及沥青混凝土层厚度的影响。分析结果表明:有砟轨道沥青混凝土面路基结构温度场沿横向呈W形分布,沿深度方向呈非线性分布,且采用4次多项式拟合具有较高的精度;与传统路基结构相比,增设沥青混凝土结构的基床结构平均温度可提高3~7℃,推荐采用线间最高温度作为轨下沥青混凝土结构的高温设计温度;沥青混凝土结构对基床具有一定的保温作用,其影响深度约为0.3 m,且增加沥青混凝土厚度对保温作用影响深度无显著影响。

关键词：有砟轨道温度场沥青混凝土面路基有限元分析保温

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不同道床条件下地铁轨道不平顺性能分析

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城市轨道交通研究 2025年第3期28卷 208-213,220页

作者：涂英辉闫子权李再帏刘彦林张丽君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 上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 北京中铁科轨道交通安全技术有限公司北京100081

[目的]随着地铁运营速度和密度的提高,在列车车辆激扰作用下,地铁轨道平顺性劣化速率加快,因而,分析掌握不同道床条件下轨道不平顺实际服役性能,对地铁轨道设备维修作业有着十分重要的意义。[方法]为对比不同道床型式条件下轨道不平顺... 详细信息

[目的]随着地铁运营速度和密度的提高,在列车车辆激扰作用下,地铁轨道平顺性劣化速率加快,因而,分析掌握不同道床条件下轨道不平顺实际服役性能,对地铁轨道设备维修作业有着十分重要的意义。[方法]为对比不同道床型式条件下轨道不平顺的状态差异,采用时域(幅值、均值、峰值、TQI(轨道质量指数))、频域轨道不平顺谱及分形维数方法进行状态评价,以讨论碎石道床、整体灌注式道床以及支承块承轨台式整体道床条件下轨道不平顺性能的优劣性。[结果及结论]在时域上,综合对比幅值、均值、峰值计算结果,整体灌注式整体道床钢轨前后高低平顺性最好,支承块承轨台式整体道床次之,碎石道床最差;轨向不平顺方面3种道床结构无明显差异性,对比TQI法计算结果,整体灌注式整体道床线路轨道平顺性综合质量状态明显优于其他两种道床型式。在频域上,对比国外轨道谱,各种型式的道床在中波频段和国外轨道谱分布规律大致相同,而在长波频段明显优于外国;在分形特征上,整体灌注式整体道床综合表现最优,在3种波长的分形维数上,线路中中短波成分变化较为明显,而长波分布变化则较为稳定,变化较小。

关键词：地铁轨道不平顺道床结构分形维数

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大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应研究

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爆破 2023年第4期40卷 60-65,153页

作者：孟海利孙鹏昌薛里康永全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技术国家重点实验室北京100081

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理,采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型,基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理;开展... 详细信息

为了探明大直径中空孔直眼掏槽爆破的力学机理,采用理论分析和数值模拟方法研究了大直径中空孔直眼掏槽爆破的空孔应力集中效应。建立了空孔应力集中效应的力学模型,基于弹性力学和波动力学理论阐明了空孔应力集中效应的力学机理;开展了典型工况下大直径中空孔直眼掏槽爆破的数值模拟,并基于应力波传播、岩体损伤和岩体第一主应力峰值等结果分析了空孔的应力集中效应。研究结果表明:空孔应力集中效应主要源自孔洞应力集中效应和应力波叠加效应;大直径中空孔直眼掏槽爆破过程中,应力波在空孔壁处发生反射并与入射波产生叠加,叠加多位于空孔邻近区域以及掏槽孔间区域;岩体损伤程度较高的区域主要为掏槽孔周边、空孔周边以及相邻掏槽孔与空孔形成的三角区域,掏槽孔周边以外的损伤区域与应力波叠加区域基本对应;空孔附近存在显著的应力集中效应,且距空孔壁越近的位置应力集中效应越明显。研究成果拟为隧道工程大直径中空孔直眼掏槽爆破设计提供理论基础。

关键词：隧道工程掏槽爆破数值模拟应力集中效应中空孔

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