0 引言
我国为世界第三冻土大国,多年冻土面积占国土总面积的21.5%,其中高原冻土面积更是居于世界之最[1 ] 。随着“一带一路”倡议深入推进实施,冻土区的铁路建设与维护得到高度重视。同时,国民经济的发展使得列车行驶频次有所提升,加之受全球变暖[2 ] 等气候因素的影响,冻土区铁路病害问题越来越突出。为保障冻土区铁路的安全运营,亟须发展高效准确的计算方法,分析列车行驶对冻土路基动力响应的影响。
冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一。马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据。Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题。此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究。
上述研究中,都采用了确定性的列车荷载,选取某一次列车驶过产生的荷载样本计算路基响应,其结果难以反映铁路实际运行中由轨道不平顺及列车类型和轴重差异导致的荷载随机性[14 ] 。对于路基的特定横断面,列车驶入和驶出的过程导致其顶部荷载的统计特征具有显著的时变特性。因此,在研究路基动力响应时应将其顶部列车荷载按非平稳随机荷载考虑[7 ,15 ] 。由于冻土独特的物理、热力学性质以及非平稳随机振动分析的复杂性,目前关于随机列车荷载作用下冻土路基动力响应的研究较少。
目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等。其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析。在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法。若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法。
为了解决随机列车荷载作用下冻土路基动力响应分析这一工程问题,本文首先提出一种随机列车荷载的简化模拟方法,以获取随机分析所需的荷载样本。然后,通过有限元脉冲响应分析构建路基结构动力响应的时域显式表达式。在此基础上,进一步利用时域显式蒙特卡罗模拟法,对随机列车荷载作用下冻土路基的关键响应开展统计分析,可大幅提高冻土路基结构随机振动的计算效率。最后,通过数值算例展示时域显式蒙特卡罗模拟法在冻土路基非平稳随机振动分析中的计算精度与效率。
1 随机列车荷载模拟方法
在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入。本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] 。目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求。为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本。
列车在轨道上行驶的简图如图1 所示,其中列车行驶速度为v 。为了描述列车在沿轨道方向上的位置,建立如图1 所示的直线坐标系Ox 。列车前端的初始坐标假定为- L 0 ' 。
图1
图1
列车行驶简图
Fig. 1
Moving train schematic
考虑如图1 所示的列车模型,其车厢的数量为N ,包括机车和普通两类车厢。在列车行驶过程中,每个轮对的荷载通过轨道及轨枕传递到路基顶面。对于某一关注轨枕,列车对路基的竖向作用力F ( t ) 的表达式为
F ( t ) = ∑ i = 1 N f i ( t ) ( i = 1,2 , ⋯ , N ) (1)
式中:f i ( t ) 表示第i 节车厢的荷载传递到关注轨枕下方的部分,可进一步表示为该车厢所有轮对产生的竖向轨枕力之和。若该车厢为机车车厢,则其表达式为
f i ( t ) = ∑ j = 1 w P i j ( t ) K ( x i j ) (2)
式中:w 为车厢轮对数量,其中机车和普通两类车厢的轮对数分别为6和4;P i j ( t ) 为第i 节车厢第j 组轮对在轨道上产生的荷载;K ( x i j ) 为关注轨枕对轮对作用力的分担系数,按日本规范的经验假设轮对荷载由附近5根轨枕按0.1∶0.2∶0.4∶0.2∶0.1分担[25 ] ,可进一步表示为
K ( x i j ) = 0.4 , x i j - 5 L s 2 ≤ L s 2 0.2 , L s 2 < x i j - 5 L s 2 ≤ 3 L s 2 0.1 , 3 L s 2 < x i j - 5 L s 2 ≤ 5 L s 2 0 , x i j - 5 L s 2 > 5 L s 2 (3)
式中:L s 为轨枕间距,如图2 所示;x i j 为轮对在Ox 坐标系中的坐标。当第i 节车厢为机车车厢时,x i j 具体表示为
图2
图2
道床顶面荷载沿线路方向分布图
Fig. 2
Distribution of loading on top surface of road bed along the road
x i 1 = - L 0 ' + v t - ∑ k = 1 i L d , k + L 0 + 4 a i + b i x i 2 = - L 0 ' + v t - ∑ k = 1 i L d , k + L 0 + 3 a i + b i x i 3 = - L 0 ' + v t - ∑ k = 1 i L d , k + L 0 + 2 a i + b i x i 4 = - L 0 ' + v t - ∑ k = 1 i L d , k + L 0 + 2 a i x i 5 = - L 0 ' + v t - ∑ k = 1 i L d , k + L 0 + a i x i 6 = - L 0 ' + v t - ∑ k = 1 i L d , k + L 0 (4)
式中:a i 第i 节车厢同一个转向架内相邻两个轮对的轴距;b i 为第i 节车厢不同转向架相邻两个轮对的轴距;L d , k 为第k 节车厢长度;L 0 为车厢后端与该车厢最后一组轮对水平方向上的距离;- L 0 ' 为列车前端在该坐标系内的初始坐标。当第i 节车厢为普通车厢时,也可以参考图1 采用类似的方式计算轮对坐标。
列车第i 节车厢第j 组轮对产生的作用力P i j ( t ) 可以采用反映行车平稳性、附加动载和轨面波形磨耗效应三个控制条件的激励力来模拟[24 ] ,其表达式为
P i j ( t ) = P i j ( 0 ) + P i j ( 1 ) s i n ω 1 t + P i j ( 2 ) s i n ω 2 t + P i j ( 3 ) s i n ω 3 t (5)
式中:P i j ( 0 ) 为轮对静载;P i j ( 1 ) 、P i j ( 2 ) 和P i j ( 3 ) 分别为反映前述三个控制条件的某一典型值的振动荷载幅值;ω 1 、 ω 2 和ω 3 分别为反映控制条件的轨道几何不平顺曲线波长下的振动圆频率;t 为荷载作用时间。其中P i j ( k ) 和ω k 的表达式分别为
P i j ( k ) = M i j ( 0 ) h k ω k 2 ω k = 2 π v / l k ( k = 1 , 2 , 3 ) (6)
式中:M i j ( 0 ) 为列车簧下质量;l k 和h k 分别为反映控制条件的轨道几何不平顺曲线波长和正矢;v 为列车的运行速度。
轨道几何不平顺曲线波长及相应的正矢和列车行驶速度都具有一定的不确定性[14 ] 。可以引入相应的随机变量,以量化这些参数的不确定性。对描述相关参数的随机变量进行抽样,将样本代入式(5)计算轮对在轨道上产生的作用力,进而根据式(1)可以计算所关注轨枕的竖向作用力,即可获得后续分析所需的随机列车荷载样本。
2 冻土路基随机振动分析的时域显式蒙特卡罗模拟法
作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂。为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率。冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] 。此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] 。因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] 。
2.1 动力响应显式表达式
根据上述假定,可将列车荷载作用下冻土路基的动力响应分析问题简化为线性非平稳随机振动问题。时域显式蒙特卡罗模拟法是解决这类问题的高效手段。在该方法中,首先需要建立结构响应的时域显式表达式。将冻土路基离散为具有n d 个自由度的有限元模型,在非平稳随机激励作用下该结构的运动微分方程可表示为
M U ¨ + C U ˙ + K U = L F ( t ) (7)
式中:M , C , K 分别表示冻土路基结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵;U , U ˙ , U ¨ 分别为位移、速度和加速度向量;L 为定位随机激励的n d × 1 阶常向量;F ( t ) 为具有非平稳性的随机列车荷载。
将时间步长记为Δ t ,时程积分步数记为n ,并把列车荷载F ( t ) 离散为各时刻t 1 , t 2 , ⋯ , t n 处的荷载F 1 , F 2 , ⋯ , F n ,定义状态向量为V = [ U T U ˙ T ] T 。采用任意一种数值积分方法求解式(7),均可得到路基结构动力响应关于各时刻列车荷载的显式表达式。不失一般性,可假设结构初始状态V 0 = V ( 0 ) = 0 以及荷载F 0 = F ( 0 ) = 0 ,则t i = i Δ t 时刻结构的状态向量V i = V ( t i ) 的显式表达式为
V i = A i , 1 F 1 + A i , 2 F 2 + ⋯ + A i , i F i ( i = 1,2 , ⋯ , n ) (8)
式中:A i , 1 , A i , 2 , ⋯ , A i , i 为只与路基结构参数有关的系数向量,反映结构参数对结构动力响应的影响。
参考文献[18 ]和[31]推导了系数向量的闭合公式,如下式所示:
A 1,1 = Q 2 A 2,1 = T Q 2 + Q 1 A i , 1 = T A i - 1 , 1 ( 3 ≤ i ≤ n ) A i , j = A i - 1 , j - 1 ( 2 ≤ j ≤ i ≤ n ) (9)
式中:T , Q 1 和Q 2 的表达式由求解式(7)时所采用的积分格式决定,当采用Newmark-β 积分格式[31 ] ,可进一步表示为
T = H 11 H 12 H 21 H 22 , Q 1 = R 1 R 3 L , Q 2 = R 2 R 4 L H 11 = K ̂ - 1 ( S 1 - S 3 M - 1 K ) , H 12 = K ̂ - 1 ( S 2 - S 3 M - 1 C ) H 21 = a 3 ( H 11 - I ) + a 5 M - 1 K , H 22 = a 3 H 12 - a 4 I + a 5 M - 1 C R 1 = K ̂ - 1 S 3 M - 1 , R 2 = K ̂ - 1 , R 3 = a 3 R 1 - a 5 M - 1 , R 4 = a 3 R 2 K ̂ = K + a 0 M + a 3 C S 1 = a 0 M + a 3 C , S 2 = a 1 M + a 4 C , S 3 = a 2 M + a 5 C a 0 = 1 / ( β Δ t 2 ) , a 1 = 1 / ( β Δ t ) , a 2 = 1 / ( 2 β ) - 1 a 3 = γ / ( β Δ t ) , a 4 = γ / β - 1 , a 5 = ( γ / β - 2 ) Δ t / 2 (10)
式中:γ = 0.5 , β = 0.25 为Newmark-β 算法中的计算参数。
式(9)展示了各系数向量间的内在联系。根据该关系,可将各时刻结构响应显式表达式所需的系数向量排列成如表1 所示。由表1 可以看出,仅需计算第一列系数向量A i , 1 ( i = 1,2 , ⋯ , n ) 即可获得所有时刻响应的显式表达式,其计算量与1次确定性时程分析的计算量相当。该列系数向量的物理含义如图3 所示,可方便地通过在结构上施加单位三角脉冲激励进行时程分析求得。在存储量方面,由于结构随机响应分析中并不需要关注结构的全部响应,因此A i , 1 ( i = 1,2 , ⋯ , n ) 中的元素不需要全部储存。假设所关心的结构响应量个数为m ,则需要存储的元素个数仅为2 m n ,其中n 为时程分析步数。可见,需储存的系数向量元素个数与结构自由度数无关,即使对于大型复杂路基结构随机振动问题,在矩阵元素的存储方面也不会出现问题。从本质上看,这是由于结构的物理演变机制已经在式(8)中得到全面反映,结构响应已经全部解耦,可以仅对所关心的响应量进行后续随机分析而不涉及其他响应量,这是采用时域显式表达式的主要优势之一。
图3
图3
在时刻t 1 施加全三角单位脉冲激励
Fig. 3
Unit impulse excitation at time t 1
2.2 关键响应均值、标准差和平均峰值的计算
在工程结构分析中,通常只关注少量的结构关键响应。对于结构某一关键响应r ,由式(8)可以得到关于r 的一维显式表达式为
r i = q V i = a i , 1 F 1 + a i , 2 F 2 + ⋯ + a i , i F i ( i = 1,2 , ⋯ , n ) (11)
a i , j = q A i , j ( 1 ≤ j ≤ i ) (12)
式中:q 为由状态向量V 转换得到关键响应r 的转换行向量,当r 为某一位移或速度响应时,q 由元素0和1组成;当r 为某一应力响应时,q 依赖于相应的本构关系。
通过本文第1节所述方法生成大量随机列车荷载样本,假设一共得到M 个列车荷载F ( t ) 的样本。在第k 个向量样本F k ( t ) ( k = 1,2 , ⋯ , M ) 作用下,由式(11)可以得到关键响应r 在各时刻的值为
r i k = a i , 1 F 1 k + a i , 2 F 2 k + ⋯ + a i , i F i k
( i = 1,2 , ⋯ , n ; k = 1,2 , ⋯ , M ) (13)
μ r i = 1 M ∑ k = 1 M r i k ( i = 1,2 , ⋯ , n ) σ r i = 1 M - 1 ∑ k = 1 M ( r i k - μ r i ) 2 ( i = 1,2 , ⋯ , n ) r p e a k = 1 M ∑ k = 1 M m a x i = 1 n r i k ( i = 1,2 , ⋯ , n ) (14)
可见,利用所建立的时域显式表达式,结合蒙特卡罗模拟,可以高效地计算关键响应的统计值,这种方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法。而在传统蒙特卡罗模拟法中,对于每一个列车荷载样本,均需要根据时程分析法求解式(7)所示的运动微分方程。因此,时域显式蒙特卡罗模拟法的计算量远小于传统蒙特卡罗模拟法的计算量,从而可以使蒙特卡罗模拟法直接应用于冻土路基的随机振动分析。
3 数值算例
3.1 随机列车荷载
本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性。引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示。列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1)中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示。图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m 。对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5)和式(6)中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1)和式(2)即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本。
为验证本文提出的随机列车荷载模拟方法的准确性,将生成的一个荷载样本与文献[15 ]中采用车辆-轨道耦合动力学计算所得的轨枕竖向作用力时程进行对比,如图4 所示。由图4 可知,本文方法得到的荷载样本在幅值和波形上与文献[15 ]的方法得到的荷载时程结果吻合,说明本文所提的随机列车荷载模拟方法是可行的。
图4
图4
列车荷载时程样本
Fig. 4
Time history sample of train load
3.2 路基结构参数
以青藏铁路某传统道砟路基为研究对象,计算模型如图5 所示。计算区域中的土层依次为道碴层、路基填土层、砂土层、粉质黏土层及弱风化岩层,如图5 (a)所示。冻土的力学参数不仅依赖于各土层材料,还取决于土层的温度。本文选取青藏铁路路基修建完成后第10年夏冬两个典型季节气温最高时路基内部的温度分布,根据参考文献[7 ]中的拟合公式计算路基各土层的力学参数,结果见表4 ~5 。
图5
图5
二维冻土路基计算模型
Fig. 5
Two-dimensional permafrost embankment model: geometry of embankment[7 ] (a), finite-element model of permafrost embankment (b)
根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型。建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示。考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定。分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s 。在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示。由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率。
3.3 计算结果讨论
为验证所建立的时域显式表达式的计算精度,本文分别采用时域显式表达式和ANSYS直接时程分析法计算冻土路基在一个列车荷载样本作用下的动力响应,结果如图6 所示。由图6 可知,采用两种计算方法得到的结果一致,从而验证了时域显式表达式在冻土路基动力响应分析中的计算精度。
图6
图6
路基1# 点竖向动力响应时程(夏季)
Fig. 6
Time histories of dynamic responses at point 1# (Summer): time history of vertical displacement (a), time history of vertical velocity (b), time history of vertical normal stress (c)
为展示时域显式蒙特卡罗模拟法相比于传统蒙特卡罗模拟法的效率优势,分别采用了不同数量的样本作为输入进行随机分析,两种方法所需计算时间如表6 所示。由第2.1节中的分析可知,时域显式蒙特卡罗模拟法的计算时间包括求取系数向量的计算时间和实施蒙特卡罗模拟的计算时间两部分。由于该方法在实施蒙特卡罗模拟时无需反复求解冻土路基结构运动微分方程,第二部分耗时很短。而传统蒙特卡罗模拟法在每次样本分析中均需求解路基结构运动微分方程,计算非常耗时,其效率远低于时域显式蒙特卡罗模拟法的计算效率。由表6 还可以看出,随着样本数的增大,传统蒙特卡罗模拟法计算时间呈线性增长,而时域显式蒙特卡罗模拟法的计算时间增长不多,说明当样本数量规模较大时,时域显式蒙特卡罗模拟法的计算优势更加明显。
当随机激励样本数分别取500、1 000和2 000时采用时域显式蒙特卡罗模拟法获得的夏季冻土路基竖向位移、竖向速度和竖向正应力计算结果同时显示于图7 中。由图7 可以发现,当样本量达到 1 000时,冻土路基各随机响应的均值和标准差结果已经收敛。由表6 可知,采用传统蒙特卡罗模拟法处理1 000个样本耗时约4 d,而时域显式蒙特卡罗模拟法耗时约6 min。
图7
图7
不同样本数下路基1# 点2# 点竖向动力响应统计矩时程(夏季)
Fig. 7
Statistical moment time histories of dynamic responses at point 1# and point 2# with different numbers of samples (Summer): mean value time histories of vertical displacements at point 1# and point 2# (a), mean value time histories of vertical velocities at point 1# and point 2# (b), mean value time histories of vertical normal stresses at point 1# and point 2# (c), stadnard deviation time histories of vertical displacements at point 1# and point 2# (d), standard deviation time histories of vertical velocities at point 1# and point 2# (e), standard deviation time histories of vertical normal stresses at point 1# and point 2# (f)
由时域显式蒙特卡罗模拟法还可以得到夏季和冬季冻土路基1# 点和2# 点动力响应平均峰值,结果如表7 所示。由表7 可知,列车荷载作用下冻土路基的动力响应不仅与路基深度有关,还受季节变化影响。总的来说,夏季时路基浅层的位移和速度响应最为剧烈,这是因为冻土是一种对温度敏感的土体。夏季温度相对冬季较高,导致冻土的弹性模量等力学参数降低,从而导致了路基中更为剧烈的位移和速度响应。
4 结论
冻土路基随机振动问题十分复杂,目前对冻土路基随机振动的理论研究较少。本文对上述问题展开了探索性的分析与研究,取得了一定的研究成果。基于以上分析研究,得到的主要结论如下:
(1)采用本文提出的随机列车荷载模拟方法,可以快速生成冻土路基随机振动分析所需的大量列车荷载样本用于蒙特卡罗模拟。
(2)本文采用时域显式蒙特卡罗模拟法计算了冻土路基在两个典型季节下的动力响应平均峰值,发现路基的位移和速度响应在夏季最为剧烈。
(3)对比了时域显式蒙特卡罗模拟法和传统蒙特卡罗模拟法在处理不同数量的样本时所需的计算时间,展示了时域显式蒙特卡罗模拟法在处理冻土路基随机振动问题中的计算精度和效率。
(4)本文中的时域显式表达式仅适用于线性系统,因此将冻土理想化为线弹性材料,这一理想化带来的误差尚需进一步分析。
由于目前尚无随机列车荷载的现场实测数据,因此本文仅从计算理论上进行初步探索,以期能为冻土路基的设计、维护及研究提供理论依据和参考。冻土是一种多孔多相材料,特别是在夏季高温时其力学行为十分复杂。为反映这一特性,后续研究将结合等效线性化方法,考虑非线性冻土本构关系,计算冻土路基永久变形和可靠度。
参考文献
View Option
[1]
Zhou Youwu , Guo Dongxin , Qiu Guoqing , et al . Geocryology in China [M]. Beijing : Science Press , 2000 : 1 -9 .
[本文引用: 1]
周幼吾 , 郭东信 , 邱国庆 , 等 . 中国冻土 [M]. 北京 : 科学出版社 , 2000 : 1 -9 .
[本文引用: 1]
[2]
Zhang Shimin . Numerical study on the thermal-mechanical stability of Qinghai-Tibet Railway embankment in permafrost regions
[J]. Journal of Civil , Architectural & Environmental Engineering, 2012 , 34 (): 82 -87 .
[本文引用: 1]
张世民 . 青藏铁路多年冻土路基热-力稳定性数值仿真分析
[J]. 土木建筑与环境工程 , 2012 , 34 (): 82 -87 .
[本文引用: 1]
[3]
Ma Wei , Liu Duan , Wu Qingbai . Monitoring and analysis of embankment deformation in permafrost regions of Qinghai-Tibet Railway
[J]. Rock and Soil Mechanics , 2008 , 29 (3 ): 571 -579 .
[本文引用: 1]
马巍 , 刘端 , 吴青柏 . 青藏铁路冻土路基变形监测与分析
[J]. 岩土力学 , 2008 , 29 (3 ): 571 -579 .
[本文引用: 1]
[4]
Zhu Zhanyuan , Ling Xianzhang , Zhang Feng , et al . Field monitoring on vibration response of railway structure in the seasonally frozen region in summer
[J]. Journal of Harbin Institute of Technology , 2009 , 41 (12 ): 41 -45 .
[本文引用: 1]
朱占元 , 凌贤长 , 张锋 , 等 . 季节冻土区夏季轨道结构振动反应现场监测
[J]. 哈尔滨工业大学学报 , 2009 , 41 (12 ): 41 -45 .
[本文引用: 1]
[5]
Stevens H W . The response of frozen soils to vibratory loads: CRREL Technical Report 265
[R]. Hanover, NH : US Army CRREL , 1973 .
[本文引用: 1]
[6]
Kong Xiangbing , Zhao Shuping , Mu Yanhu , et al . Research on the calculation of dynamic stress of embankment in permafrost regions under train load
[J]. Journal of Glaciology and Geocryology , 2013 , 35 (6 ): 1490 -1498 .
[本文引用: 1]
孔祥兵 , 赵淑萍 , 穆彦虎 , 等 . 列车荷载作用下冻土路基中的动应力计算研究
[J]. 冰川冻土 , 2013 , 35 (6 ): 1490 -1498 .
[本文引用: 1]
[7]
Li Shuangyang , Lai Yuanming , Zhang Shujuan , et al . Dynamic responses of Qinghai-Tibet Railway embankment subjected to train loading in different seasons
[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering , 2012 . 32 (1 ): 1 -14 .
[本文引用: 6]
[8]
Li Shuangyang , Zhang Mingyi , Zhang Shujuan , et al . Analysis of the dynamic response of Qinghai-Tibet Railway embankment in permafrost regions under train load
[J]. Journal of Glaciology and Geocryology , 2008 , 30 (5 ): 860 -867 .
李双洋 , 张明义 , 张淑娟 , 等 . 列车荷载下青藏铁路冻土路基动力响应分析
[J]. 冰川冻土 , 2008 , 30 (5 ): 860 -867 .
[9]
Huang Zhijun , Lai Yuanming , Li Shuangyang , et al . Dynamic response of embankment in permafrost regions under traffic load
[J]. Journal of Glaciology and Geocryology , 2012 , 34 (2 ): 418 -426 .
[本文引用: 1]
黄志军 , 赖远明 , 李双洋 , 等 . 交通荷载作用下冻土路基动力响应分析
[J]. 冰川冻土 , 2012 , 34 (2 ): 418 -426 .
[本文引用: 1]
[10]
Liu Chao , Che Ailan , Wu Zhijian , et al . Stability of embankments in permafrost regions considering temperature field coupled with dynamic field
[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering , 2011 , 33 (): 466 -471 .
[本文引用: 1]
刘超 , 车爱兰 , 吴志坚 , 等 . 温度及机车载荷耦合作用下多年冻土区路基稳定性研究
[J]. 岩土工程学报 , 2011 , 33 (): 466 -471 .
[本文引用: 1]
[11]
Wu Zhijian , Chen Tuo , Ma Wei . Creep analysis of plain fill embankment at permafrost regions along Qinghai-Tibet Railway under train dynamic load
[J]. Rock and Soil Mechanics , 2011 , 32 (): 83 -87 .
吴志坚 , 陈拓 , 马巍 . 机车荷载作用下青藏铁路多年冻土区普通路基的蠕变分析
[J]. 岩土力学 , 2011 , 32 (): 83 -87 .
[12]
Chen Tuo , Wu Zhijian , Mu Yanhu , et al . Dynamic behavior of the Qinghai-Tibetan Railway embankment in permafrost regions under trained-induced vertical loads
[J]. Sciences in Cold and Arid Regions , 2020 , 12 (4 ): 189 -199 .
[13]
Wu Zhijian , Chen Tuo , Zhao Tao , et al . Dynamic response analysis of railway embankments under train loads in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau
[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering , 2018 , 112 (1 ): 1 -7 .
[本文引用: 1]
[14]
Ma Meng , Liu Weining , Liu Weifeng . Research progress of prediction method and uncertainty of train-induced environmental vibration
[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering . 2020 , 20 (3 ): 1 -16 .
[本文引用: 2]
马蒙 , 刘维宁 , 刘卫丰 . 列车引起环境振动预测方法与不确定性研究进展
[J]. 交通运输工程学报 , 2020 , 20 (3 ): 1 -16 .
[本文引用: 2]
[15]
Zhu Zhanyuan , Ling Xianzhang , Chen Shijun , et al . Investigation of train -induced vertical applied force on sleeper along Qinghai-Tibet Railway
[J]. Journal of Harbin Institute of Technology , 2011 , 43 (6 ): 6 -10 .
[本文引用: 4]
朱占元 , 凌贤长 , 陈士军 , 等 . 青藏铁路列车行驶引起的轨枕竖向作用力研究
[J]. 哈尔滨工业大学学报 , 2011 , 43 (6 ): 6 -10 .
[本文引用: 4]
[16]
Lin Jiahao , Zhang Yahui . Pseudo-excitation method of random vibration [M]. Beijing : Science Press , 2004 .
[本文引用: 1]
林家浩 , 张亚辉 . 随机振动的虚拟激励法 [M]. 北京 : 科学出版社 , 2004 .
[本文引用: 1]
[17]
Li Jie , Chen Jianbing . Stochastic dynamics of structures [M]. Singapore : John Wiley and Sons , 2009 .
[本文引用: 1]
[18]
Su Cheng , Xu Rui . Time-domain method for dynamic reliability of structural systems subjected to non-stationary random excitations
[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics , 2010 , 43 (3 ): 512 -520 .
[本文引用: 2]
苏成 , 徐瑞 . 非平稳随机激励下结构体系动力可靠度时域显式解法
[J]. 力学学报 , 2010 , 43 (3 ): 512 -520 .
[本文引用: 2]
[19]
Su Cheng , Huang Zhijian , Liu Xiaolu . Time-domain explicit random simulations method for seismic analysis of tall buildings
[J]. Journal of Building Structures , 2015 , 36 (1 ): 13 -22 .
[本文引用: 1]
苏成 , 黄志坚 , 刘小璐 . 高层建筑地震作用计算的时域显式随机模拟法
[J]. 建筑结构学报 , 2015 , 36 (1 ): 13 -22 .
[本文引用: 1]
[20]
Su Cheng , Li Baomu , Chen Taicong , et al . Stochastic optimal design of nonlinear viscous dampers for large-scale structures subjected to non-stationary seismic excitations based on dimension-reduced explicit method
[J]. Engineering Structures , 2018 , 175 : 217 -230 .
[本文引用: 1]
[21]
Su Cheng , Wu Zhenzhen , Xian Jianhua . Stochastic dynamic analysis of vehicle-bridge coupled systems with nonlinear Hertz contacts by explicit time-domain method
[J]. Vehicle System Dynamics , 2020 , 20 : 1 -21 .
[本文引用: 1]
[22]
Liang Bo , Cai Ying . Dynamic analysis on subgrade of high speed railways in geometric irregular condition
[J]. Journal of the China Railway Society , 1999 , 21 (2 ): 93 -97 .
[本文引用: 1]
梁波 , 蔡英 . 不平顺条件下高速铁路路基的动力分析
[J]. 铁道学报 , 1999 , 21 (2 ): 93 -97 .
[本文引用: 1]
[23]
Feng Yue . Dynamic response of warm permafrost subgrade under train-induced dynamic loads
[D]. Harbin : Harbin Institute of Technology , 2012 .
冯悦 . 列车荷载下高温冻土场地路基的动力反应分析
[D]. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学 , 2012 .
[24]
Liang Bo , Luo Hong , Sun Changxin . Simulated study on vibration load of high speed railway
[J]. Journal of the China Railway Society , 2006 , 28 (4 ): 89 -94 .
[本文引用: 3]
梁波 , 罗红 , 孙常新 . 高速铁路振动荷载的模拟研究
[J]. 铁道学报 , 2006 , 28 (4 ): 89 -94 .
[本文引用: 3]
[25]
Liu Jinglei , Ye Qingzhi , Song Xuguo , et al . Research on the load condition and dynamic properties for heavy haul railway subgrade
[J]. Journal of Railway Engineering Society . 2015 , 32 (2 ): 33 -38 , 53 .
[本文引用: 1]
刘晶磊 , 叶庆志 , 宋绪国 , 等 . 重载铁路路基荷载条件及动力特性研究
[J]. 铁道工程学报 , 2015 , 32 (2 ): 33 -38 , 53 .
[本文引用: 1]
[26]
Gu Haidong , Tang Aiping , Yang Min . Dynamic response analysis of embankment under traffic load in permafrost regions
[J]. Low Temperature Architecture Technology , 2010 , 32 (8 ): 85 -87 .
[本文引用: 1]
古海东 , 汤爱平 , 杨敏 . 交通荷载作用下冻土路基动力反应分析
[J]. 低温建筑技术 , 2010 , 32 (8 ): 85 -87 .
[本文引用: 1]
[27]
Chang Liwu , Xu Yanjie . Dynamic response analysis of high temperature permafrost subgrade
[J]. Subgrade Engineering , 2007 (4 ): 34 -35 .
[本文引用: 1]
常利武 , 徐艳杰 . 高温冻土路基动力响应的数值模拟研究
[J]. 路基工程 , 2007 (4 ): 34 -35 .
[本文引用: 1]
[28]
Shi Yehui . Study on stability of the subgrade under train loading and freeze-thaw
[D]. Beijing : Beijing Jiaotong University , 2011 .
[本文引用: 1]
施烨辉 . 列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究
[D]. 北京 : 北京交通大学 , 2011 .
[本文引用: 1]
[29]
Liu Jiankun , Liu Fengxi , Fang Jianhong . Modeling and monitoring the train-induced vibration in permafrost in Reshui Coal Mining, Qinghai
[J]. Journal of Glaciology and Geocryology , 2004 , 26 (2 ): 177 -181 .
[本文引用: 1]
刘建坤 , 刘奉喜 , 房建宏 . 青海热水煤矿多年冻土区列车引起的地面振动检测与模拟
[J]. 冰川冻土 , 2004 , 26 (2 ): 177 -181 .
[本文引用: 1]
[30]
Li Tao . Dynamic analysis of subgrade structure of Qinghai-Tibet Railway in permafrost region
[J]. Journal of Railway Engineering Society , 2007 (3 ): 29 -32 .
[本文引用: 1]
李涛 . 青藏铁路多年冻土区路基结构的动力分析
[J]. 铁道工程学报 , 2007 (3 ): 29 -32 .
[本文引用: 1]
[31]
Su Cheng , Huang Huan , Ma Haitao . Fast equivalent linearization method for nonlinear structures under nonstationary random excitations
[J]. Journal of Engineering Mechanics , 2016 , 142 (8 ): 1 -15 .
[本文引用: 1]
[32]
Li Chenghui . Track engineering [M]. Chongqing : Chongqing University Press , 2014 .
[本文引用: 1]
李成辉 . 轨道工程 [M]. 重庆 : 重庆大学出版社 , 2014 .
[本文引用: 1]
[33]
Chen Wen , Zhou Liang , Xu Yude , et al . Analysis of testing data on geometric track irregularity in urban rail transit
[J]. Urban Mass Transit , 2013 , 16 (1 ): 28 -32 .
[本文引用: 1]
陈雯 , 周亮 , 许玉德 , 等 . 城市轨道交通轨道几何不平顺检测数据的应用分析
[J]. 城市轨道交通研究 , 2013 , 16 (1 ): 28 -32 .
[本文引用: 1]
[34]
Zhu Zhanyuan . Train-induced vibration response and subsidence prediction of permafrost subgrade along Qinghai-Tibet Railway
[D]. Harbin : Harbin Institute of Technology , 2009 .
[本文引用: 3]
朱占元 . 青藏铁路列车行驶多年冻土场地路基振动反应与振陷预测
[D]. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学 , 2009 .
[本文引用: 3]
[35]
Wang Ziyu . Dynamic response characteristics and permanent deformation of subgrade induced by train load in seasonally deep frozen region
[D]. Harbin : Harbin Institute of Technology , 2014 .
[本文引用: 1]
王子玉 . 深季节冻土区列车荷载下路基振动响应特性与永久变形研究
[D]. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学 , 2014 .
[本文引用: 1]
[36]
Chen Baokui , Wang Dongsheng , Cheng Hu . Research review on the application of viscous-spring artificial boundary in earthquake engineering
[J]. Journal of Seismological Research , 2016 , 39 (1 ): 137 -142 , 182 .
[本文引用: 1]
陈宝魁 , 王东升 , 成虎 . 粘弹性人工边界在地震工程中应用研究综述
[J]. 地震研究 , 2016 , 39 (1 ): 137 -142 , 182 .
[本文引用: 1]
1
2000
... 我国为世界第三冻土大国,多年冻土面积占国土总面积的21.5%,其中高原冻土面积更是居于世界之最[1 ] .随着“一带一路”倡议深入推进实施,冻土区的铁路建设与维护得到高度重视.同时,国民经济的发展使得列车行驶频次有所提升,加之受全球变暖[2 ] 等气候因素的影响,冻土区铁路病害问题越来越突出.为保障冻土区铁路的安全运营,亟须发展高效准确的计算方法,分析列车行驶对冻土路基动力响应的影响. ...
1
2000
... 我国为世界第三冻土大国,多年冻土面积占国土总面积的21.5%,其中高原冻土面积更是居于世界之最[1 ] .随着“一带一路”倡议深入推进实施,冻土区的铁路建设与维护得到高度重视.同时,国民经济的发展使得列车行驶频次有所提升,加之受全球变暖[2 ] 等气候因素的影响,冻土区铁路病害问题越来越突出.为保障冻土区铁路的安全运营,亟须发展高效准确的计算方法,分析列车行驶对冻土路基动力响应的影响. ...
Numerical study on the thermal-mechanical stability of Qinghai-Tibet Railway embankment in permafrost regions
1
2012
... 我国为世界第三冻土大国,多年冻土面积占国土总面积的21.5%,其中高原冻土面积更是居于世界之最[1 ] .随着“一带一路”倡议深入推进实施,冻土区的铁路建设与维护得到高度重视.同时,国民经济的发展使得列车行驶频次有所提升,加之受全球变暖[2 ] 等气候因素的影响,冻土区铁路病害问题越来越突出.为保障冻土区铁路的安全运营,亟须发展高效准确的计算方法,分析列车行驶对冻土路基动力响应的影响. ...
青藏铁路多年冻土路基热-力稳定性数值仿真分析
1
2012
... 我国为世界第三冻土大国,多年冻土面积占国土总面积的21.5%,其中高原冻土面积更是居于世界之最[1 ] .随着“一带一路”倡议深入推进实施,冻土区的铁路建设与维护得到高度重视.同时,国民经济的发展使得列车行驶频次有所提升,加之受全球变暖[2 ] 等气候因素的影响,冻土区铁路病害问题越来越突出.为保障冻土区铁路的安全运营,亟须发展高效准确的计算方法,分析列车行驶对冻土路基动力响应的影响. ...
Monitoring and analysis of embankment deformation in permafrost regions of Qinghai-Tibet Railway
1
2008
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
青藏铁路冻土路基变形监测与分析
1
2008
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
Field monitoring on vibration response of railway structure in the seasonally frozen region in summer
1
2009
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
季节冻土区夏季轨道结构振动反应现场监测
1
2009
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
The response of frozen soils to vibratory loads: CRREL Technical Report 265
1
1973
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
Research on the calculation of dynamic stress of embankment in permafrost regions under train load
1
2013
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
列车荷载作用下冻土路基中的动应力计算研究
1
2013
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
Dynamic responses of Qinghai-Tibet Railway embankment subjected to train loading in different seasons
6
2012
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
... 上述研究中,都采用了确定性的列车荷载,选取某一次列车驶过产生的荷载样本计算路基响应,其结果难以反映铁路实际运行中由轨道不平顺及列车类型和轴重差异导致的荷载随机性[14 ] .对于路基的特定横断面,列车驶入和驶出的过程导致其顶部荷载的统计特征具有显著的时变特性.因此,在研究路基动力响应时应将其顶部列车荷载按非平稳随机荷载考虑[7 ,15 ] .由于冻土独特的物理、热力学性质以及非平稳随机振动分析的复杂性,目前关于随机列车荷载作用下冻土路基动力响应的研究较少. ...
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
... 以青藏铁路某传统道砟路基为研究对象,计算模型如图5 所示.计算区域中的土层依次为道碴层、路基填土层、砂土层、粉质黏土层及弱风化岩层,如图5 (a)所示.冻土的力学参数不仅依赖于各土层材料,还取决于土层的温度.本文选取青藏铁路路基修建完成后第10年夏冬两个典型季节气温最高时路基内部的温度分布,根据参考文献[7 ]中的拟合公式计算路基各土层的力学参数,结果见表4 ~5 . ...
... [
7 ] (a), finite-element model of permafrost embankment (b)
Fig. 5 ![]()
表4 路基各土层的参考温度和力学参数(夏季) ...
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...
Analysis of the dynamic response of Qinghai-Tibet Railway embankment in permafrost regions under train load
2008
Dynamic response of embankment in permafrost regions under traffic load
1
2012
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
交通荷载作用下冻土路基动力响应分析
1
2012
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
Stability of embankments in permafrost regions considering temperature field coupled with dynamic field
1
2011
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
温度及机车载荷耦合作用下多年冻土区路基稳定性研究
1
2011
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
Creep analysis of plain fill embankment at permafrost regions along Qinghai-Tibet Railway under train dynamic load
2011
机车荷载作用下青藏铁路多年冻土区普通路基的蠕变分析
2011
Dynamic behavior of the Qinghai-Tibetan Railway embankment in permafrost regions under trained-induced vertical loads
2020
Dynamic response analysis of railway embankments under train loads in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau
1
2018
... 冻土路基在列车荷载作用下的动力响应是当前的研究热点之一.马巍等[3 ] 和朱占元等[4 ] 开展了列车荷载作用下冻土路基动力响应的现场监测研究,为列车通过冻土路段时路基稳定性的预测分析提供了实测资料依据.Stevens[5 ] 、孔祥兵等[6 ] 和李双洋等[7 -9 ] 采用数值分析方法,研究了一次行车荷载作用下路基的位移和应力等动力响应问题.此外,还有部分学者[10 -13 ] 进行了列车荷载作用下冻土路基的稳定性、蠕变、轨枕响应和车速对路基响应影响等方面的数值模拟研究. ...
Research progress of prediction method and uncertainty of train-induced environmental vibration
2
2020
... 上述研究中,都采用了确定性的列车荷载,选取某一次列车驶过产生的荷载样本计算路基响应,其结果难以反映铁路实际运行中由轨道不平顺及列车类型和轴重差异导致的荷载随机性[14 ] .对于路基的特定横断面,列车驶入和驶出的过程导致其顶部荷载的统计特征具有显著的时变特性.因此,在研究路基动力响应时应将其顶部列车荷载按非平稳随机荷载考虑[7 ,15 ] .由于冻土独特的物理、热力学性质以及非平稳随机振动分析的复杂性,目前关于随机列车荷载作用下冻土路基动力响应的研究较少. ...
... 轨道几何不平顺曲线波长及相应的正矢和列车行驶速度都具有一定的不确定性[14 ] .可以引入相应的随机变量,以量化这些参数的不确定性.对描述相关参数的随机变量进行抽样,将样本代入式(5) 计算轮对在轨道上产生的作用力,进而根据式(1) 可以计算所关注轨枕的竖向作用力,即可获得后续分析所需的随机列车荷载样本. ...
列车引起环境振动预测方法与不确定性研究进展
2
2020
... 上述研究中,都采用了确定性的列车荷载,选取某一次列车驶过产生的荷载样本计算路基响应,其结果难以反映铁路实际运行中由轨道不平顺及列车类型和轴重差异导致的荷载随机性[14 ] .对于路基的特定横断面,列车驶入和驶出的过程导致其顶部荷载的统计特征具有显著的时变特性.因此,在研究路基动力响应时应将其顶部列车荷载按非平稳随机荷载考虑[7 ,15 ] .由于冻土独特的物理、热力学性质以及非平稳随机振动分析的复杂性,目前关于随机列车荷载作用下冻土路基动力响应的研究较少. ...
... 轨道几何不平顺曲线波长及相应的正矢和列车行驶速度都具有一定的不确定性[14 ] .可以引入相应的随机变量,以量化这些参数的不确定性.对描述相关参数的随机变量进行抽样,将样本代入式(5) 计算轮对在轨道上产生的作用力,进而根据式(1) 可以计算所关注轨枕的竖向作用力,即可获得后续分析所需的随机列车荷载样本. ...
Investigation of train -induced vertical applied force on sleeper along Qinghai-Tibet Railway
4
2011
... 上述研究中,都采用了确定性的列车荷载,选取某一次列车驶过产生的荷载样本计算路基响应,其结果难以反映铁路实际运行中由轨道不平顺及列车类型和轴重差异导致的荷载随机性[14 ] .对于路基的特定横断面,列车驶入和驶出的过程导致其顶部荷载的统计特征具有显著的时变特性.因此,在研究路基动力响应时应将其顶部列车荷载按非平稳随机荷载考虑[7 ,15 ] .由于冻土独特的物理、热力学性质以及非平稳随机振动分析的复杂性,目前关于随机列车荷载作用下冻土路基动力响应的研究较少. ...
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
... 为验证本文提出的随机列车荷载模拟方法的准确性,将生成的一个荷载样本与文献[15 ]中采用车辆-轨道耦合动力学计算所得的轨枕竖向作用力时程进行对比,如图4 所示.由图4 可知,本文方法得到的荷载样本在幅值和波形上与文献[15 ]的方法得到的荷载时程结果吻合,说明本文所提的随机列车荷载模拟方法是可行的. ...
... 可知,本文方法得到的荷载样本在幅值和波形上与文献[15 ]的方法得到的荷载时程结果吻合,说明本文所提的随机列车荷载模拟方法是可行的. ...
青藏铁路列车行驶引起的轨枕竖向作用力研究
4
2011
... 上述研究中,都采用了确定性的列车荷载,选取某一次列车驶过产生的荷载样本计算路基响应,其结果难以反映铁路实际运行中由轨道不平顺及列车类型和轴重差异导致的荷载随机性[14 ] .对于路基的特定横断面,列车驶入和驶出的过程导致其顶部荷载的统计特征具有显著的时变特性.因此,在研究路基动力响应时应将其顶部列车荷载按非平稳随机荷载考虑[7 ,15 ] .由于冻土独特的物理、热力学性质以及非平稳随机振动分析的复杂性,目前关于随机列车荷载作用下冻土路基动力响应的研究较少. ...
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
... 为验证本文提出的随机列车荷载模拟方法的准确性,将生成的一个荷载样本与文献[15 ]中采用车辆-轨道耦合动力学计算所得的轨枕竖向作用力时程进行对比,如图4 所示.由图4 可知,本文方法得到的荷载样本在幅值和波形上与文献[15 ]的方法得到的荷载时程结果吻合,说明本文所提的随机列车荷载模拟方法是可行的. ...
... 可知,本文方法得到的荷载样本在幅值和波形上与文献[15 ]的方法得到的荷载时程结果吻合,说明本文所提的随机列车荷载模拟方法是可行的. ...
1
2004
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
1
2004
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
1
2009
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
Time-domain method for dynamic reliability of structural systems subjected to non-stationary random excitations
2
2010
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
... 参考文献[18 ]和[31]推导了系数向量的闭合公式,如下式所示: ...
非平稳随机激励下结构体系动力可靠度时域显式解法
2
2010
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
... 参考文献[18 ]和[31]推导了系数向量的闭合公式,如下式所示: ...
Time-domain explicit random simulations method for seismic analysis of tall buildings
1
2015
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
高层建筑地震作用计算的时域显式随机模拟法
1
2015
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
Stochastic optimal design of nonlinear viscous dampers for large-scale structures subjected to non-stationary seismic excitations based on dimension-reduced explicit method
1
2018
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
Stochastic dynamic analysis of vehicle-bridge coupled systems with nonlinear Hertz contacts by explicit time-domain method
1
2020
... 目前,解决结构非平稳随机振动问题的主要方法有蒙特卡罗模拟法、虚拟激励法[16 ] 、概率密度演化法[17 ] 以及时域显式法[18 ] 等.其中,时域显式法通过构建系统动力响应的时域显式表达式,在随机分析中可以针对任意关键响应进行降维,具有理想的计算效率,已成功应用于高层建筑[19 ] 、大跨度桥梁[20 ] 和车桥耦合系统[21 ] 等大型复杂结构系统的随机振动分析.在随机振动分析中,若已知随机激励的均值和互相关函数等统计特征,则可按统计矩的运算规律根据时域显式表达式直接求得响应的前两阶统计矩,这一方法称为时域显式直接法.若通过数值模拟手段生成大量随机激励样本,则可结合时域显式表达式进行高效蒙特卡罗模拟,这一方法称为时域显式蒙特卡罗模拟法. ...
Dynamic analysis on subgrade of high speed railways in geometric irregular condition
1
1999
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
不平顺条件下高速铁路路基的动力分析
1
1999
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
Dynamic response of warm permafrost subgrade under train-induced dynamic loads
2012
列车荷载下高温冻土场地路基的动力反应分析
2012
Simulated study on vibration load of high speed railway
3
2006
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
... 列车第i 节车厢第j 组轮对产生的作用力P i j ( t ) 可以采用反映行车平稳性、附加动载和轨面波形磨耗效应三个控制条件的激励力来模拟[24 ] ,其表达式为 ...
... 本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性.引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示.列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1) 中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示.图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m . 对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5) 和式(6) 中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1) 和式(2) 即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本. ...
高速铁路振动荷载的模拟研究
3
2006
... 在冻土路基随机振动问题中,需要列车驶过引起的随机荷载的统计特性或大量样本作为输入.本文采用常见的二维路基模型[7 ] 进行计算,此类模型需要列车行驶引起的随机轨枕竖向作用力作为荷载输入[15 ] .目前,相关实测数据较少,难以满足冻土路基随机振动分析的需求.为了获取分析所需输入,可以对确定性列车荷载的数值模拟方法[22 -24 ] 加以改进,在其中引入随机参数,进而生成大量随机列车荷载样本. ...
... 列车第i 节车厢第j 组轮对产生的作用力P i j ( t ) 可以采用反映行车平稳性、附加动载和轨面波形磨耗效应三个控制条件的激励力来模拟[24 ] ,其表达式为 ...
... 本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性.引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示.列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1) 中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示.图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m . 对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5) 和式(6) 中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1) 和式(2) 即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本. ...
Research on the load condition and dynamic properties for heavy haul railway subgrade
1
2015
... 式中:w 为车厢轮对数量,其中机车和普通两类车厢的轮对数分别为6和4;P i j ( t ) 为第i 节车厢第j 组轮对在轨道上产生的荷载;K ( x i j ) 为关注轨枕对轮对作用力的分担系数,按日本规范的经验假设轮对荷载由附近5根轨枕按0.1∶0.2∶0.4∶0.2∶0.1分担[25 ] ,可进一步表示为 ...
重载铁路路基荷载条件及动力特性研究
1
2015
... 式中:w 为车厢轮对数量,其中机车和普通两类车厢的轮对数分别为6和4;P i j ( t ) 为第i 节车厢第j 组轮对在轨道上产生的荷载;K ( x i j ) 为关注轨枕对轮对作用力的分担系数,按日本规范的经验假设轮对荷载由附近5根轨枕按0.1∶0.2∶0.4∶0.2∶0.1分担[25 ] ,可进一步表示为 ...
Dynamic response analysis of embankment under traffic load in permafrost regions
1
2010
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
交通荷载作用下冻土路基动力反应分析
1
2010
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
Dynamic response analysis of high temperature permafrost subgrade
1
2007
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
高温冻土路基动力响应的数值模拟研究
1
2007
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
Study on stability of the subgrade under train loading and freeze-thaw
1
2011
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究
1
2011
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
Modeling and monitoring the train-induced vibration in permafrost in Reshui Coal Mining, Qinghai
1
2004
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
青海热水煤矿多年冻土区列车引起的地面振动检测与模拟
1
2004
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
Dynamic analysis of subgrade structure of Qinghai-Tibet Railway in permafrost region
1
2007
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
青藏铁路多年冻土区路基结构的动力分析
1
2007
... 作为一种多孔结构的物质,冻土中包含了土、水、冰、气四种成分,其动态力学行为较为复杂.为了实现对冻土路基这一复杂工程结构的随机振动分析,需要在反映冻土动力响应本质特征的前提下,对问题进行简化以降低建模难度和提升分析计算效率.冻土力学性质对季节性温度变化十分敏感,然而本文关注的列车荷载作用下冻土路基动力响应分析问题最多仅考虑数分钟的时程,因此可将列车荷载作用期间冻土温度及力学性质视为不变[26 -27 ] .此外,列车荷载引起的冻土应变相对较小,特别是在冻结状态下,一般不会造成路基下方冻土的塑性变形[28 ] .因此,为降低后续非平稳随机振动分析的难度,可将冻土路基中各土层假定为各向同性线弹性材料[29 -30 ] . ...
Fast equivalent linearization method for nonlinear structures under nonstationary random excitations
1
2016
... 式中:T , Q 1 和Q 2 的表达式由求解式(7) 时所采用的积分格式决定,当采用Newmark-β 积分格式[31 ] ,可进一步表示为 ...
1
2014
... 本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性.引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示.列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1) 中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示.图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m . 对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5) 和式(6) 中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1) 和式(2) 即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本. ...
1
2014
... 本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性.引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示.列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1) 中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示.图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m . 对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5) 和式(6) 中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1) 和式(2) 即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本. ...
Analysis of testing data on geometric track irregularity in urban rail transit
1
2013
... 本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性.引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示.列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1) 中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示.图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m . 对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5) 和式(6) 中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1) 和式(2) 即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本. ...
城市轨道交通轨道几何不平顺检测数据的应用分析
1
2013
... 本文主要考虑轨道几何不平顺曲线波长、相应的正矢以及列车行驶速度的不确定性.引入服从高斯分布的随机变量[24 ,32 -33 ] ,以量化轨道不平顺波长、正矢和列车行驶速度的不确定性,如表2 所示.列车荷载模拟过程中采用的时间步长为Δ t = 0.005 s ,考虑列车编组的方式为2节NJ2机车+4节YZ25T客车,即式(1) 中N = 6 ,列车模型参数如表3 所示.图1 中列车前端的初始坐标可以假定为L 0 ' = 0 ,图2 中轨枕间距为L s = 0.556 m . 对表2 所列的随机变量进行抽样,将一组样本代入式(5) 和式(6) 中,就可以得到轮对在轨道上产生的作用力,然后根据式(1) 和式(2) 即可得到所关注轨枕的竖向作用力,获得一个荷载样本. ...
Train-induced vibration response and subsidence prediction of permafrost subgrade along Qinghai-Tibet Railway
3
2009
... 青藏铁路列车模型参数[34 ] ...
... Vehicle model parameters of Qinghai-Tibet Railway[34 ] ...
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...
青藏铁路列车行驶多年冻土场地路基振动反应与振陷预测
3
2009
... 青藏铁路列车模型参数[34 ] ...
... Vehicle model parameters of Qinghai-Tibet Railway[34 ] ...
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...
Dynamic response characteristics and permanent deformation of subgrade induced by train load in seasonally deep frozen region
1
2014
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...
深季节冻土区列车荷载下路基振动响应特性与永久变形研究
1
2014
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...
Research review on the application of viscous-spring artificial boundary in earthquake engineering
1
2016
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...
粘弹性人工边界在地震工程中应用研究综述
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2016
... 根据表4 ~5 所得的各土层的力学参数,在通用有限元软件ANSYS中建立二维冻土路基有限元计算模型.建模时按平面应变问题考虑[34 -35 ] ,采用PLANE42单元,模型单元数为3 500,节点数为3 631,总自由度数为7 262,如图5 (b)所示.考虑在路基两侧及底部布置黏弹性人工边界,在ANSYS中采用COMBIN14单元进行模拟,单元的刚度和阻尼参数根据文献[36 ]所述的方法确定.分析过程中选用瑞利阻尼[7 ] ,阻尼参数为α = β = 0.03 ,时程积分步长取Δ t = 0.005 s . 在路基设计和监测过程中,路基填土层顶面和底面的竖向位移、竖向速度和竖向正应力是设计人员较为关注的关键响应,因此选择路基填土层顶面和底面的中点作为关注位置,分别记为1# 点和2# 点,如图5 所示.由于时域显式表达式独特的降维计算优势,在后续计算过程中可以只针对这两个关注位置进行降维计算,从而大幅度提升蒙特卡罗模拟的效率. ...