桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板屈曲分析

根据桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道结构特性，利用有限元分析方法，采用梁单元模拟钢轨，实体单元模拟轨道板、底座板和桥梁，弹簧单元分别模拟砂浆填充层和滑动层，建立CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力计算模型。基于现场测量的底座板厚度资料和桥梁资料，计算出模型中各单元参数值。利用当地气温资料和轨道机车类型，得到最大温升和列车制动力值，计算出温度荷载和列车制动荷载作用下底座板厚度不足处纵向力值。分析温度荷载和列车制动荷载对底座板厚度不足处屈曲的影响。     

温度作用下层间离缝对纵连板式无砟轨道稳定性的影响

为降低夏季持续高温季节高速铁路线路中纵连板式轨道板胀板的风险及危害性,采用有限元仿真分析方法,对温度作用下层间离缝高度对于轨道板稳定性的影响进行了分析研究。通过建立无砟轨道结构全要素精细有限元分析模型,分别研究了高度均匀离缝和高度不均匀离缝对轨道板温度上拱变形的影响规律。分析结果表明,在均匀离缝两端的轨道板以及不均匀离缝位置对应的轨道板温度上拱变形随着离缝值的增大而显著增大,严重时可能干扰正常运营。     

层间离缝下车辆-CRTSⅡ型板式无砟轨道耦合系统动力特性研究

随着CRTSⅡ型板式无砟轨道结构服役时间的延长,层间离缝发生发展对轨道结构和行车安全的影响成为迫切需要解决的问题之一。为厘清不同程度的层间离缝对车辆-无砟轨道系统动力特性的影响程度,建立了考虑层间离缝的车辆-CRTSⅡ型轨道板的耦合动力学模型,用ABAQUS和Simpack联合仿真,研究了不同尺寸的单一离缝以及多离缝不同位置组合对车辆及轨道结构动力响应的影响。结果表明,单一离缝横向深度和纵向长度分别在522 mm、1.275 m及以上时,离缝发展明显加快;多离缝的不同位置组合中板端与板边组合为最不利情况。研究结论为高速铁路轨道结构运维提供参考价值。     

高速行车条件下3种轨道结构的轮轨动力性能对比分析

针对某时速400 km宽轨距高速铁路,选取了有砟轨道、减振型和非减振型CRTSⅢ型板式无砟轨道3种轨道类型,基于车辆-轨道耦合动力学理论,对比分析了高速行车条件下3种轨道结构的轮轨动力性能。研究结果表明:高速列车通过3种轨道时具有良好的安全性和平稳性,轨道的动态变形满足要求;2种无砟轨道的钢轨横向振动位移基本相同,且明显小于有砟轨道的钢轨横向振动位移,减小约30%,3种轨道的轨距动态扩大量差异很小;3种轨道的钢轨垂向振动位移差异明显,减振型无砟轨道的钢轨垂向振动位移最大,最大值为1.86 mm,非减振型无砟轨道的钢轨垂向振动位移最小,仅为减振型无砟轨道位移的一半左右。     

套靴刚度和阻尼对高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动的影响

采用轨段单元模拟弹性支承块式无砟轨道结构。钢轨模拟为弹性点支承Euler梁；钢轨下面的支承块视为刚体；道床板视为弹性薄板，并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值；钢轨扣件和支承块下胶垫和套靴模拟为线性弹簧和阻尼器；道床板与混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则，建立了高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动矩阵方程，得到了系统振动响应，进一步分析了套靴刚度和阻尼对此系统竖向振动响应的影响规律。     

铁路板式轨道结构平面有限元分析

无碴轨道是一种新型的轨道结构型式，越来越多地应用于高速铁路。目前，无碴轨道结构计算理论还不完善，多采用叠合梁的方法。现采用平面有限元方法，把荷载和轨道结构看成一个系统，对板式无碴轨道在荷载作用下的竖向位移和内力进行了分析，并通过MATLAB编程实现，计算结果符合无碴轨道结构基本原理。     

装配式弦支混凝土组合楼盖施工过程力学性能试验研究

针对弦支混凝土集成楼盖装配化程度低、施工繁琐等问题，提出了装配式弦支混凝土组合楼盖。为研究其施工阶段力学性能，对组合楼盖的拉索进行分级张拉试验，分析了组合楼盖在各级张拉完成后撑杆的竖向位移变化以及叠合板肋梁和板间连接件应力变化，并采用Midas/gen软件模拟组合楼盖施工阶段。研究结果表明，在整个张拉施工阶段，H型短钢连接件作为主要受力连接构件，所有连接件应力均在弹性范围内变化；叠合板的肋梁应力变化较小；直到张拉完成后，跨中竖向位移达到最大跨度的1/600;试验分析结果与有限元分析结果基本一致，说明采用有限元分析方法可以较好地模拟试验中连接件和肋梁的应力变化以及撑杆位移变化规律。     

CRTSⅡ型无砟轨道板预应力钢筋张拉计算理论研究

CRTSⅡ型轨道板为单向预应力结构，钢筋采用低松弛无粘结预应力钢筋。在轨道板张拉工序中，由于自重的影响，钢筋在轴向拉力的作用下会引起径向的垂度变形，预应力钢筋产生的端点位移不仅与钢筋的横截面积、弹性模量有关，还与其垂度大小密切相关，因此，需要考虑预应力钢筋抗弯刚度的影响。为此，引入垂度折减系数概念，对工作状态下钢筋的跨中挠度计算公式进行理论推导，从而近似修正钢筋自身的垂度效应。同时详细分析了垂度折减系数与预应力钢筋的长细比及张拉轴向应力的非线性关系。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道抬轨更换轨道板施工参数研究

在CRTSⅡ型板式无砟轨道进行抬轨更换轨道板施工过程中，需选择合理的作业轨温、抬升方式、扣件松开范围等施工参数，以避免施工中钢轨失稳和弯折及扣件损伤。针对该问题，建立钢轨抬升模型，计算分析钢轨抬升过程中不同施工参数对钢轨失稳、钢轨及钢轨扣件受力与变形的影响，总结相关规律并提出合理的施工参数。结果表明，钢轨抬升施工时，抬升间距建议为7.2 m;温差超过20℃可适当增大两抬升点间距。钢轨的抬升量为10 cm时，扣件的松开范围宜为51组扣件，抬轨量每增加1 cm,扣件松开范围宜增加1组扣件；当温差超过20℃时，可适当按照温差每增加1℃,扣件松开数量减少2组扣件进行施工。     

移动荷载作用下两跨钢-混组合连续梁桥面铺装动力响应

为研究移动荷载作用下两跨钢-混组合连续梁桥面铺装系统响应,基于有限元软件ABAQUS建立两跨钢-混组合连续梁模型,桥面铺装采用线弹性本构关系,对桥面铺装层施加竖向均布移动载荷,荷载采用Fortran编写的子程序DLOAD实现,分析不同跨数、不同速度、不同载重、不同剪力钉布置和不同轴数等参数作用下,两跨钢-混组合连续梁铺装层的挠度、应力和冲击系数等动力响应。结果表明:在竖向移动荷载作用下两跨钢-混组合连续梁第二跨竖向挠度较大,随着车速的增加先增大后减小,随载重的增加而增大,并随车辆轴数的增加而增大;竖向应力在车速较高时有较大值,并随载重的增加而增大;在横向应力上,铺装层主要承受压应力,而剪力钉和主纵梁主要承受拉应力;在纵向应力上,桥梁各层主要承受压应力;剪力钉的布置对纵桥向剪应力的提高有显著作用;冲击系数随速度的提高变大并趋向稳定,随载重的增加而先减小后增大。     

高频振动下轮轨噪声的特性分析

为了探究高频振动下无砟轨道的轮轨噪声，进行轮轨耦合动力学分析，利用结构导纳结果与轨道不平顺求解频域下竖向轮轨力，将此力作为外部激励求解车轮与轨道有限元模型的振动响应，然后将此振动响应作为声学边界条件并利用边界元法得到轮轨的结构噪声辐射。研究表明，轮轨噪声主要集中在100～4 000 Hz,在2 500 Hz以下时，钢轨对总噪声的贡献量最大，在2 500～4 000 Hz时，车轮的贡献量最大，且列车行驶速度增大，轮轨的最大声压级也逐渐增大；在低频和高频时钢轨质量对轮轨噪声有影响；扣件垂向阻尼越大，轮轨的最大声压级越小。     

销连接受力特性的数值仿真

为得到耳板和销轴的真实受力状态和一些接触受力特性，对比考虑接触应力的非线性理论分析结果和有限元软件ANSYS仿真分析结果，然后分析不同的销轴直径对耳板应力产生的影响，随着销轴直径的减小空隙的增大，接触压力值和最大拉力值都在增加，呈上升趋势，压力值增加的幅度远大于拉力值。     

刚性圆柱形平压头作用下的梯度夹层界面应力场

本文主要研究均匀涂层-功能梯度材料界面层-均匀半空间三层结构模型中均匀涂层与功能梯度材料层之间界面处的无摩擦轴对称接触问题的界面应力场。文中建立三层结构的理论计算模型,利用积分变换技术将数学模型转化为奇异积分方程,得到梯度材料夹层轴对称接触问题的表面位移解,再通过数值方法,得到梯度材料夹层的界面应力场。文中分析讨论了刚性圆柱形平压头作用下的均匀涂层与梯度材料夹层界面处的应力分布情况,探讨了剪切弹性模量比值、接触半径对界面处正应力、剪切应力分布的影响。研究表明,剪切弹性模量比值对界面处应力均产生重要的影响,随着剪切弹性模量比值的递增,界面层正应力呈递减趋势,而界面层剪切应力呈递增趋势,且接触半径的不同,也会改变影响的幅度。调整剪切弹性模量,是实现抑制裂纹萌生的一种有效途径。此外,作者主要从事新型功能材料接触力学的研究工作。     

京津冀协同发展背景下的安全生产问题研究

以跨径比（计算跨度与曲线半径的比值）为参数，对２片钢－混凝土曲线组合梁进行了悬臂加载下的试验研究，得到了曲线组合梁在负弯矩与扭矩共同作用下的荷载－变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明：在负弯矩与扭矩共同作用下，曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低；切向应变沿截面竖向基本符合平截面假定；有横隔板处切向应变在曲线内侧小，外侧大，无横隔板处则相反；钢梁与混凝土板结合面上的切向和径向滑移均随跨径比的增大而增大，在支座间或支座与加载端之间达到最大。     

公平视角下的国有企业红利分配制度改革

以某铁路车站站场下地下结构盖挖逆作法施工为工程背景，首先现场测试分析了城际铁路列车通过时地下结构的振动响应，其后建立了动车组 轨道结构 地下结构系统耦合动力分析模型，仿真分析了城际铁路列车通过地下结构的全过程，系统探讨了地下结构的车致振动响应及其空间传播规律，揭示了地下结构车致振动机理。研究结果表明，地下结构车致振动随着与运营线路的距离加大而逐渐衰减，且衰减速度逐渐减小；结构动力响应随列车运行时速的提高而增大。     

灰土挤密桩复合地基桩土应力比试验研究

结合灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基工程实际进行了单桩、三桩复合地基静载荷现场试验。试验结果表明：桩顶应力、桩间土应力随板底应力的增大而增大，并且应力逐渐向桩顶集中；距离桩边不同位置处的桩间土应力沿桩径方向呈非线性分布；相同的板底应力条件下，单桩复合地基桩土应力比大于三桩复合地基桩土应力比，该结论可为类似复合地基设计提供参考。     

气动压力作用下高速列车玻璃承载特性研究

高速行驶的列车会在其周围诱发明显的气动效应，并对列车玻璃造成不利影响。以CRH3型列车客室车窗玻璃为分析对象，基于国内外目前几种典型夹层玻璃等效厚度计算方法，分析了载荷作用时间对夹层玻璃胶片剪切模量及其等效厚度的影响。根据中空玻璃中空层气压变化传递载荷原理及两面玻璃协同变形特征，推导了气动压力作用下中空玻璃的最大拉应力计算公式。设计了循环气动压力加载试验，并进行了高速列车玻璃动应力测试。结果表明，夹层玻璃PVB胶片的剪切模量随作用时间的减小，其剪切模量增大，同条件下，计算出来的夹层玻璃等效厚度也变大。为了获得高速列车玻璃承载性能精确的计算结果，需确定真实气动压力作用时间下PVB胶片对应的剪切模量。基于prEN13474给出的夹层玻璃等效厚度计算公式，选择与实测相同作用时间(0.12 s)及温度(25℃)计算条件，得到被测高速列车玻璃承载面和非承载面的最大拉应力与实测值偏差分别为3.29%和-12.6%,较好地满足了工程精度要求。研究成果可为高速列车玻璃气动压力承载设计计算及结构优化提供依据。     

颗粒高速撞击并嵌入金属表面的三维动力学有限元模拟

颗粒与钢板的高速撞击并镶嵌过程属于高度非线性问题，数值模拟技术为其侵彻过程求解提供了有效的解决方法．本文应用LS—DYNA显式动力学分析软件对陶瓷颗粒高速撞击并镶嵌到316L不锈钢表面的过程进行三维动力学有限元模拟，分析了颗粒撞击并逐步嵌入靶板的相互作用过程；研究了粒子嵌入过程中不锈钢板的应力、应变、位移随时间及位置的变化规律．结果表明，颗粒撞击并嵌入靶板以后，其最大屈服应力、最大有效塑性应变以及最大位移都出现在与颗粒接触的地方．在颗粒作用范围内，离颗粒越远的地方，其屈服应力、有效塑性应变及位移越小．     

纱线间距对复合材料拉伸性能的影响

为研究纱线间距对编织复合材料拉伸性能的影响，课题组建立了4组纱线间距的芳纶纤维橡胶基复合材料单胞模型；并通过有限元软件对沿经（纬）纱和纤维束交织2种拉伸方向的单胞模型进行拉伸性能仿真分析。结果表明：随着纱线间距的增加基体和增强相的等效应力逐渐增大，且沿经（纬）纱方向拉伸的等效应力小于纤维束交织方向；通过均质化理论计算出复合材料等效弹性常数，弹性模量随着纱线间距的增加逐渐减小，经（纬）纱方向计算的弹性模量平均高出纤维束交织方向21%。     

CNT网络材料微观结构变化的数值模拟研究

为探究力学载荷作用对碳纳米管（carbon nano tube，CNT）网络材料微观结构的影响，笔者建立了CNT网络材料的粗粒化模型，运用粗粒化分子动力学模拟方法对CNT网络在力学载荷作用下的微观结构变化行为进行仿真分析。结果表明：CNT网络材料的取向程度在拉伸应变增加初期增大速率较快，后续随着拉伸应变的增加取向程度趋于平稳，最终会趋近于稳定值0.95；在压缩载荷作用下，CNT网络材料的取向程度会随着应变的增大而减小，且最后减小至0.15；力学载荷速率不会影响CNT网络取向程度的变化规律。