寒区路桥过渡段路基冻胀导致轨道变形影响列车安全稳定运行,已成为寒区铁路亟待解决的重大工程问题。建立考虑冻融循环-冻胀发育-列车振动荷载联合作用的列车-轨道-路桥过渡段有限元模型及其计算方法。预测并对比冻胀与非冻胀工况下过渡段动力响应特性及其差异,着重探讨轴重、车速、行驶方向等因素对动力响应分布特征、传播规律及衰减特性的影响。研究结果表明,动力响应随轴重增大而增大;冻胀条件下,轮对脱轨风险区域随车速增加而增大、正向行驶产生的动力响应明显更大;桥台附近土体的竖向动应力分布存在相位滞后现象。研究成果对于解决目前严重制约我国寒区铁路工程病害防控的重要瓶颈问题,具有重要的科学与实际意义。
寒区路桥过渡段路基冻胀导致轨道变形影响列车安全稳定运行,已成为寒区铁路亟待解决的重大工程问题。建立考虑冻融循环-冻胀发育-列车振动荷载联合作用的列车-轨道-路桥过渡段有限元模型及其计算方法。预测并对比冻胀与非冻胀工况下过渡段动力响应特性及其差异,着重探讨轴重、车速、行驶方向等因素对动力响应分布特征、传播规律及衰减特性的影响。研究结果表明,动力响应随轴重增大而增大;冻胀条件下,轮对脱轨风险区域随车速增加而增大、正向行驶产生的动力响应明显更大;桥台附近土体的竖向动应力分布存在相位滞后现象。研究成果对于解决目前严重制约我国寒区铁路工程病害防控的重要瓶颈问题,具有重要的科学与实际意义。
为了揭示主应力轴旋转条件下初始应力状态对冻结黏土动力特性的影响,利用冻土空心圆柱仪实现了纯主应力轴旋转的圆形应力路径,在圆形应力路径基础上开展了一系列室内空心扭剪试验,研究了初始应力状态对冻结黏土累积塑性应变、应力-应变滞回圈和动模量的影响。结果表明:纯主应力轴旋转条件下试样承受的初始应力越大时,冻结黏土空心圆柱试样的累积塑性应变发展速率越快,产生的最终累积塑性应变也相对较大。另外,发现纯主应力旋转条件下随着初始应力的增大,冻结黏土试样轴向应力-应变和剪切应力-应变滞回曲线倾斜度增大,冻结黏土试样的轴向回弹模量和剪切模量也增大,且不同循环应力比下轴向回弹模量和剪切模量与静偏应力比之间呈线性关系。研究结果有助于完善寒区工程和人工冻结工程设计理论。
为了揭示主应力轴旋转条件下初始应力状态对冻结黏土动力特性的影响,利用冻土空心圆柱仪实现了纯主应力轴旋转的圆形应力路径,在圆形应力路径基础上开展了一系列室内空心扭剪试验,研究了初始应力状态对冻结黏土累积塑性应变、应力-应变滞回圈和动模量的影响。结果表明:纯主应力轴旋转条件下试样承受的初始应力越大时,冻结黏土空心圆柱试样的累积塑性应变发展速率越快,产生的最终累积塑性应变也相对较大。另外,发现纯主应力旋转条件下随着初始应力的增大,冻结黏土试样轴向应力-应变和剪切应力-应变滞回曲线倾斜度增大,冻结黏土试样的轴向回弹模量和剪切模量也增大,且不同循环应力比下轴向回弹模量和剪切模量与静偏应力比之间呈线性关系。研究结果有助于完善寒区工程和人工冻结工程设计理论。
社会发展需求的增长、工程建造能力的提升以及气候变化等环境因素的改变带来的新震害现象、技术手段和工程需求,为土动力学及岩土地震工程研究提出了新挑战并创造了新机遇。文章重点针对近年来土动力学与岩土地震工程领域的一些新现象、新手段和新挑战进行综述,聚焦于土的动力特性、砂土地震液化、土的动力测试和岩土地震工程试验、岩土地震工程数值模拟以及岩土工程抗震等方面,分析当前理论研究和工程实践所面临的新问题和新挑战,梳理近年来所取得的一些最新进展,并对今后的研究方向进行探讨。
社会发展需求的增长、工程建造能力的提升以及气候变化等环境因素的改变带来的新震害现象、技术手段和工程需求,为土动力学及岩土地震工程研究提出了新挑战并创造了新机遇。文章重点针对近年来土动力学与岩土地震工程领域的一些新现象、新手段和新挑战进行综述,聚焦于土的动力特性、砂土地震液化、土的动力测试和岩土地震工程试验、岩土地震工程数值模拟以及岩土工程抗震等方面,分析当前理论研究和工程实践所面临的新问题和新挑战,梳理近年来所取得的一些最新进展,并对今后的研究方向进行探讨。
对冻结路基填料开展一系列恒围压和动围压分级循环加载三轴试验,采用轴向及径向双向同步循环加载方式来模拟原位列车荷载下路基填料的复杂循环应力状态,试验结果表明:轴向累积塑性应变随冻结负温的升高而增大,随粗颗粒含量的增大而减小。体变随冻结负温的降低先减小再增大,而体变在粗颗粒含量增加下的三阶段演化特征被试验确定。最后采用现有的三类路基安定性评估理论对冻结路基填料的累积塑性变形进行评估,Werkmeister-准则和马-准则分别在动围压和恒围压的条件下易进入塑性蠕变阶段,陈-准则在两条件下的评判结果均属于塑性安定范围,后循环压实阶段与二次循环变形阶段间临界点不同的确定方法对安定性的评估结果有不可忽视的影响。
对冻结路基填料开展一系列恒围压和动围压分级循环加载三轴试验,采用轴向及径向双向同步循环加载方式来模拟原位列车荷载下路基填料的复杂循环应力状态,试验结果表明:轴向累积塑性应变随冻结负温的升高而增大,随粗颗粒含量的增大而减小。体变随冻结负温的降低先减小再增大,而体变在粗颗粒含量增加下的三阶段演化特征被试验确定。最后采用现有的三类路基安定性评估理论对冻结路基填料的累积塑性变形进行评估,Werkmeister-准则和马-准则分别在动围压和恒围压的条件下易进入塑性蠕变阶段,陈-准则在两条件下的评判结果均属于塑性安定范围,后循环压实阶段与二次循环变形阶段间临界点不同的确定方法对安定性的评估结果有不可忽视的影响。
为了研究寒区路基在长期交通荷载作用下的动力学性能,通过室内冻融循环试验,模拟路基冻融过程存在地下水补给的情况。对冻融后的试样进行室内动三轴试验,分别研究多种因素对路基动回弹模量影响。结果表明:动回弹模量随着冻融循环次数、初始含水率和动应力幅值增加而不同程度减小,随着围压的增加而相应增加。并就开放系统下冻融循环对动回弹模量的变化率及演化机理进行深入分析,研究结果可为寒区道路设计、施工和养护提供科学依据。