期刊,铁道科学与工程学报 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

铁道科学与工程学报

主　　编：余志武

出版周期：双月刊

国际刊号：1672-7029

电子邮箱：jrse@mail.csu.cn

电　　话：0731-82655133；82656174

邮政编码：410075

地　　址：长沙市韶山南路22号

铁道科学与工程学报/Journal Journal of Railway Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊是中南大学主办的以理工为主的综合性学术刊物。1979年创刊，1982年公开改进，主要刊登土木工程、建筑工程、交通工程、自动控制、计算机科学与技术、运输管理工程、机电工程、数学力学、基础研究等方面的学术论文。1992年起被列为全国中文核心期刊，1994年被列为美国Ei Page数据库核心期刊。

正式出版

收录年代

基于数字图像相关的地聚物混凝土轨枕的力学性能分析

韩宜康王俊逸张睿哲井国庆...

116-124页

查看更多>>摘要：随着混凝土轨枕在我国的广泛应用,混凝土的生产带来大量的能源消耗和碳排放.地聚物作为一种新型低碳材料,能在节能减碳的同时消耗矿渣和粉煤灰等固废.目前,针对地聚物应用于铁路轨枕的相关研究,如混合使用水泥与粉煤灰、矿渣的地聚物混凝土轨枕及其裂缝扩展特性的研究还比较有限.本文设计2种配合比的地聚物混凝土并制造成轨枕,使用数字图像相关(Digital Image Correlation)技术,在轨下截面的三点弯曲实验下分析2种配合比下轨枕挠度、裂缝扩展特性及裂缝宽度发展规律.研究结果表明,2种配合比地聚物混凝土轨枕的抗弯承载力均高于普通混凝土轨枕.相比于普通混凝土轨枕,地聚物混凝土轨枕在较低的静荷载作用下挠度较大,但随着荷载的增加轨枕挠度的增长速度较慢,刚度损失较小,弹性阶段延续的荷载区间更长,这种特征在配合比为Geo50的地聚物混凝土轨枕上更为显著.2种配合比的轨枕微裂纹萌生的荷载相近,分别为130 kN和120 kN.在较低荷载下2种轨枕裂缝扩展相差不大,在较高荷载下配合比为Geo100的地聚物轨枕的裂缝发展加快,裂缝宽度值和增长速度都大于Geo50.配合比为Geo100的地聚物混凝土轨枕主要表现为受弯正截面破坏,配合比为Geo50的地聚物混凝土轨枕主要表现为受剪斜拉破坏.掺入部分水泥代替矿渣和粉煤灰的地聚物能使所制成轨枕在较高的荷载下保持更高刚度和更缓慢的裂缝扩展速度,该方案有助于推动地聚物应用于混凝土轨枕,促进铁路双碳战略贯彻与实施.

关键词：

数字图像相关技术(DIC)地聚物地聚物混凝土轨枕裂缝三点抗弯试验

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万方数据
维普

循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究

肖源杰张冲冲王萌华文俊...

125-137页

查看更多>>摘要：为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验.通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等.研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75～22.4 mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230 kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36～5.2 mm,平均磨耗深度为0.03～0.62 mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI 3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度一致,并且更为灵敏;试样轴向累积塑性应变、阻尼比与回弹模量均随动应力幅值的增大而增大.研究结果可为重载铁路散粒体有砟道床长期服役性能劣化评估及其养护维修提供理论依据和技术参考.

关键词：

道砟循环加载三轴试验三维激光扫描颗粒破碎磨耗深度

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维普

风积沙填筑铁路路基累积塑性变形及临界动应力试验研究

韦朝

138-148页

查看更多>>摘要：目前用于铁路基床的填料大多数为级配优良的填料,而对风积沙作为路基填料在列车荷载作用下的累积塑性变形特性和临界动应力研究不多,但风积沙作为路基填料已在沙漠铁路建设中得到运用.为探究列车荷载作用下风积沙填料填筑铁路路基的累积塑性变形演变特性及临界动应力,考虑围压、动应力幅值、压实系数和含水率等因素的影响,开展一系列动三轴试验.试验结果表明:风积沙累积塑性应变随压实系数、围压的增大而减小,随动应力幅值的增大而增大.以最优含水率为分界点,低于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而减小;高于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而增大.风积沙试样的累积塑性应变曲线可分为:稳定型、临界型和破坏型.根据对累积塑性应变曲线的分类,获得了不同条件下风积沙填料的临界动应力.风积沙临界动应力随围压和压实系数的增大而增大,饱和含水率下风积沙填料的临界动应力明显小于天然含水率和最优含水率下风积沙填料的临界动应力.临界动应力和围压具有较好的线性关系.构建了可考虑围压和含水率影响的风积沙临界动应力经验公式,通过临界动应力公式确定了不同工况下风积沙作为路基填料的适用范围.试验结果可为沙漠铁路的设计、施工以及运营提供经验和理论依据.

关键词：

铁路路基风积沙累积塑性应变临界动应力动三轴试验基床表层

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维普

三维土工网边坡防护水土保持能力研究

李时亮曾长贤王亚飞李立...

149-157页

查看更多>>摘要：路基边坡防护工程可减轻降雨对坡面土体的侵蚀作用,为深入研究坡面防护材料水土保持能力的定量表征方法,通过室内人工降雨边坡侵蚀模型试验,分析不同降雨强度和不同三维土工网防护下路基边坡的降雨侵蚀规律,提出三维土工网水土保持能力的试验测定方法及相关系数计算公式.研究结果表明:三维土工网防护边坡泥沙流失干质量明显小于相同条件下不设防边坡泥沙流失干质量,土工网防护在减少边坡侵蚀量的同时,有利于边坡侵蚀进程的快速稳定,但土工网的水土保持能力随雨强增大急剧下降.泥沙流失速度随着降雨的持续而逐渐减小,后期趋于收敛稳定,侵蚀历程采用指数函数拟合具有较好的相关性.建议设防边坡的试验降雨时间不少于70 min,不设防的边坡试验降雨时间不小于100 min.水土保持能力系数随雨强的增大呈对数函数关系减小,雨强超过100 mm/h时水土保持能力系数实测值与对数函数拟合值差异较大,建议在测定材料水土保持能力系数时雨强取20～100 mm/h,可取50 mm/h作为标准试验雨强.泡面类三维土工网水土保持能力显著优于普通三维土工网,而双泡面的三维土工网优于单泡面三维土工网.试验条件下凹凸泡面三维土工网的水土保持能力系数主要分布在1.71～3.03,建议50 mm/h雨强三维土工网水土保持能力系数不应小于1.5.

关键词：

降雨侵蚀边坡防护三维土工网模型试验水土保持能力系数

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考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究

于群丁王萌肖源杰华文俊...

158-170页

查看更多>>摘要：大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确.针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响.研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道.优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水-力特性.研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考.

关键词：

透水性基床级配振动压实XCT扫描三维重构细观空隙

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广义对数螺旋型滑面模型的构建与验证

李亮李媛媛邓东平

171-182页

查看更多>>摘要：临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一.传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性.基于此,提出一种新的广义对数螺旋型滑面模型,该模型可生成包含传统圆弧滑动面和对数螺旋滑动面在内的多种形式的潜在滑动面;并针对非均质边坡中各土层抗剪强度不同的特点,采用多中心分段构造策略,将该滑面模型应用于非均质边坡稳定性分析中.基于极限平衡理论计算滑动面安全系数并搜索临界滑动面,对边坡进行稳定性评估.选取多个均质边坡及多种型式的非均质边坡(水平分层、倾斜分层和斜折线分层)经典算例与现有研究成果以及数值模拟软件获得的结果进行对比分析,验证该滑面模型的合理性与优势性.研究结果表明:文中方法计算所得安全系数与其他方法相比更小,相对误差在5%以内.能够得到传统滑动面假设方法下难以搜索到的临界滑动面,并与数值模拟结果吻合度较好,稳定性分析结果更接近实际情况.由此说明,此方法用于均质边坡及非均质边坡稳定性分析是合理可行的,有望为工程实践提供更优的临界滑动面解决方案.

关键词：

边坡稳定性分析滑面模型广义对数螺旋滑面极限平衡法临界滑动面

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循环荷载作用下浅埋坎儿井地基的稳定性研究

张冲田凯元袁胜洋翟伟...

183-193页

查看更多>>摘要：坎儿井是中西亚及我国新疆地区的特色地下水利工程结构.随着"一带一路"倡议的提出,在上述地区修建高速铁路不可避免地会遇到与坎儿井交汇问题.低矮路堤下隐伏浅埋的坎儿井暗渠可能会在高速列车荷载作用下塌陷,进而影响上部地基和路基的稳定.通过模型试验研究循环荷载作用下的浅埋坎儿井地基稳定性,探讨了暗渠埋深对地基土压力演变规律的影响,并结合PIV技术分析了地基土体的压缩变形特征及潜在破坏面.研究结果表明:1)随循环荷载增大,暗渠上方的土压力沿地表深度增加由先增后减的演化规律转变为持续减小,且最终均小于水平两侧的土压力;2)随着暗渠埋深增加,地基结构所能承受的最大循环荷载频率增加,在暗渠未完全塌陷时的地表沉降减小,但暗渠完全塌陷后的地表累计沉降也随之增大;不同暗渠埋深地基开始出现较大地表沉降变形的临界循环荷载频率均为5～10 Hz;3)上覆荷载作用下,浅埋暗渠地基土体的高变形区域随暗渠埋深的增加由"倒锥型"转变为"漏斗型",潜在滑动破坏面在暗渠埋深达到7.5D(D为暗渠直径)后仅发展至暗渠上方;在暗渠埋深5.5D至7.5D之间存在循环荷载作用效果转折的临界点.试验结果为探讨坎儿井地区高速铁路地基的稳定性分析及破坏模式提供了参考依据.

关键词：

循环荷载模型试验坎儿井地基破坏模式稳定性

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成层土中基坑二维稳态渗流场解析解研究

余俊张志中和振李东凯...

194-203页

查看更多>>摘要：成层土中基坑渗流场与均质土层中渗流场有较大差别,最有可能发生突涌事故的位置也不同,因此准确确定成层土中基坑二维稳态渗流场是基础工程建设中的重要课题.针对成层土中基坑稳态渗流问题,将基坑周围土体按成层条件划分为多个区域,采用叠加原理和分离变量法给出各区域水头分布的级数形式解,根据各区域间连续条件和傅里叶级数正交性求得成层土中基坑二维稳态渗流场水头分布的显式解析解.将解析解计算得到的水头分布、挡墙水压力与有限元软件计算结果进行验证,并将解析解退化为单层土形式与半解析解进行对比,结果吻合较好,验证了解析解的正确性和有效性.将解析解与考虑水土相互作用的水压计算方法和等效渗透系数方法进行对比,基于解析解进一步给出计算基坑内出逸比降、挡墙水压力和抗突涌安全系数的计算公式,并结合工程案例分别采用解析方法和等效渗透系数方法对成层土中基坑的抗突涌性能进行分析对比.研究结果表明:解析解在求解成层土中基坑渗流场时更贴合实际情况;考虑不同土层间渗透系数差异时,水头在渗透性较差的土层中变化更快;上层土体渗透系数较小时,在土层分界面处发生突涌的风险比挡墙底部更大;等效渗透系数方法在求解某些成层土基坑渗流场时误差较大.

关键词：

成层土二维渗流场解析解正交性抗突涌

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断层永久位移预测及断层悬索桥地震响应研究

程维唐清华贾宏宇钟钰...

204-214页

查看更多>>摘要：断层错动诱导的地表破裂永久位移对跨断层桥梁结构会造成严重破坏,准确预测断层错位的永久位移对跨断层桥梁结构抗震性能评估具有重要意义.首先结合反向传播神经网络(BPNN)提出具有较高精度的断层错位量预测模型,然后通过低频成分叠加高频成分方法人工合成断层面两侧地震动(简称跨断层地震动),最后以某主跨为538 m的跨断层大跨钢桁架悬索桥为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立考虑桩-土相互作用(m法)的全桥计算模型,探究断层位置和跨越角度对悬索桥地震响应的影响.结果表明:基于BPNN提出的方法能精确预测断层位错永久位移,对比已有的回归公式具有更高的精度,为人工合成跨断层地震动的准确性提供了保障;断层相对位置会显著影响桥梁结构的地震响应,与近断层地震动作用相比,在跨断层地震动作用下,悬索桥的塔底剪力、弯矩、相对位移以及扭矩响应增加了22.79%、154.1%、139.36%和265.48%;断层跨越角度对悬索桥动力响应影响明显,其响应均以跨越角度θ=90°呈规律对称分布,塔顶纵向位移、塔底纵向弯矩、塔底纵向剪力以及塔底扭矩最大值均出现在θ=90°,分别为0.81 m、282.45 MN∙m、3.96 MN和6.14 MN∙m.研究成果可为跨断层悬索桥抗震分析提供一套简便、可靠的人工地震动合成方法,也揭示了跨越角度和断层位置对跨断层悬索桥地震响应的影响.

关键词：

永久位移预测模型大跨悬索桥地震响应跨越角度倾滑断层

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地震作用下拱肋-一字撑损伤模式与抗震性能评价

徐粒寒徐略勤邓海容江林松...

215-227页

查看更多>>摘要：横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一.为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋-一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性稳定性的影响,设置总计20组对比分析工况;然后基于静力弹塑性分析,根据塑性铰形成路径和分布特点,识别5类典型的拱-撑损伤模式;最后采用非线性时程分析法,通过定义协同耗能指标ϕ、综合评价指标ξ等,对比分析各类损伤模式的动力响应特征和抗震性能.研究结果表明:静力弹塑性分析和非线性时程分析可以得到相互验证的5类拱-撑损伤模式;当拱-撑结构发生横撑→拱肋→拱脚(BRS)损伤模式时,结构的地震响应规律、抗震性能均明显优于其余4类损伤模式,且横撑、拱肋和拱脚的应变曲线峰值非常接近,三者可协同参与结构整体塑性耗能;所提ϕ和ξ可准确表征各类拱-撑损伤模式的抗震性能,当ϕ的绝对值越接近0或ξ越小时,拱-撑结构的协同耗能机制越好,整体抗震性能更优;当一字撑设计使拱-撑系统满足BRS损伤模式时,结构具有最优的抗震性能.所提出的损伤模式识别方法和量化评价指标可为今后同类拱桥一字型横撑的设计和结构抗震性能评价提供参考.

关键词：

肋拱桥一字撑损伤模式抗震性能静力弹塑性时程分析

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