国家自然科学基金(U1361204)
- 作品数：41 被引量：287H指数：10
- 相关作者：罗小勇彭立敏施成华刘宁冷伍明更多>>
- 相关机构：中南大学湖南省交通科学研究院湖南工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金交通部西部交通建设科技项目湖南省交通科技项目更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学理学金属学及工艺更多>>
- 随机土石混合体地层构造方法及其应用被引量：3
- 2018年
- 基于数字图像技术及离散傅里叶变换理论,通过Matlab编制程序,实现了自然块石二维轮廓的识别、离散与重构.结合分形理论,设计了一种可根据指定块石粒径、含石率以及分形维数生成土石混合体地层模型的便捷方法.在此基础上建立了土石混合地层数值模型,并针对隧道施工过程中的地层变形特性进行了探究.计算结果表明：相比于传统均质模型,土石混合模型能够反映地层中块石对隧道掌子面挤出位移和地表沉降的影响,更真实地呈现土石混合体地层中围岩土体的变形规律;与均质模型中所描述的规则单一的塑性区不同,土石混合地层中,隧道掌子面后的塑性区发展存在明显的＂绕石效应＂,其扩展路径更为复杂、多元,且滑动带的路径明显延长,一定程度上增加隧道施工扰动的影响范围.
- 林越翔彭立敏王翔雷明锋
- 关键词：土石混合体数字图像技术离散傅里叶变换地层变形
- 一种新的动态回弹模量有限元实现方法被引量：5
- 2015年
- 美国在2004年通过NCHRP 1-37A项目提出了用于路基土评估的新的动态回弹模量模型。该模型由于考虑了体应力和偏应力的影响,已得到广泛应用。然而,目前对于该模型的有限元实现均采用基于等效动三轴试验的等效切线模量进行材料点的局部迭代。为克服该实现方法在复杂应力状态下因模型简化带来的偏差,基于广义虎克定律推导了该回弹模量模型的精确一致切线刚度矩阵。通过编写的ABAQUS用户自定义材料子程序(UMAT)对轴压和围压加载情形进行有限元模拟,发现新推导的有限元实现方法较现有基于等效三轴试验的简化方法具有更高的计算效率和精度。最后对典型沥青路面结构的分析表明,为提高复杂应力状态下路基响应计算精度,在路面结构分析中采用基于当前应力状态的一致切线刚度矩阵代替等效切线刚度矩阵是十分必要的。
- 宁夏元董城李志勇罗卫华梅作舟冷伍明
- 关键词：回弹模量
- 既有重载铁路路基检测试验与状态评估被引量：14
- 2014年
- 研究目的：针对朔黄重载铁路四个典型病害路基工点,进行压实度K、含水率、直剪、N_（10）、K_（30）、E_（v2）和E_（vd）等检测试验,系统地评价路基的压实状况、变形性能和承载力特性。针对既有铁路路基检测试验可行性和代表性问题,忽略新建时碾压产生的残余应力和列车荷载反复作用的影响,建立平面应变有限元模型,分析路基的初始应力状态,为既有路基检测试验检测点代表性问题和室内动三轴试验围压的确定提供参考意见。研究结论：（1）朔黄重载铁路四个典型病害路基工点的压实状况、变形性能和承载力特性不能满足规范的要求,需要进行加固处理;（2）路基的初始应力状态非常复杂,忽略施工碾压和列车荷载在路基中产生应力的影响,距离路基中心线5.5－6.0 m,深0.6－1.2m范围的土体处于K_0状态;（3）进行路基填料室内动三轴实验时,实验加载参数的确定需考虑路基的初始应力状态;（4）该结论可为铁路路基的检测和状态评估提供参考。
- 聂如松冷伍明杨奇
- 关键词：重载铁路路基
- 长期服役结构中钢筋的纵向随机锈蚀分布特征
- 2023年
- 钢筋在服役结构中的自然锈蚀与试验室人工加速锈蚀存在差异.为研究实际服役工程中钢筋的自然锈蚀特征,从服役50余年的钢筋混凝土桥面板中获取一批钢筋试件,通过三维激光扫描得到精确的锈蚀钢筋剩余表面信息,以锈后剩余截面积直观表征钢筋沿纵向的锈损情况,探究锈蚀程度、钢筋长度对锈蚀纵向不均匀性的影响,经统计分析进行钢筋纵向随机锈蚀的概率分布特征研究,提出相应的概率分布模型.研究结果表明:自然锈蚀钢筋具有多种典型锈蚀形态,锈蚀区域及锈蚀程度沿钢筋纵向随机分布;最大截面积损失率、剩余截面积方差随平均锈蚀率的增大而增大,即平均锈蚀程度越大则锈蚀越不均匀;钢筋长度对纵向锈蚀不均匀性有明显影响,在钢筋来源及平均锈蚀率相同的情况下,随钢筋长度的增大锈蚀不均匀性增大.钢筋的纵向随机锈蚀具有明显的统计规律,多峰正态分布模型可精确描述不同锈蚀程度钢筋的剩余截面积概率分布;Weibull分布及单峰正态分布模型对实测截面积数据拟合优度略低,但其形式简单便于运用,适用于平均锈蚀率低于10%的钢筋.
- 刘晋宏罗小勇梁应军何洋
- 关键词：钢筋锈蚀表面形态概率分布
- 循环荷载作用下路基粗粒土填料临界动应力和累积变形特性分析被引量：45
- 2014年
- 粗粒土填料作为铁路路基核心层,直接承受行车荷载的反复作用,其在动载反复作用下的变形特性决定了路基工作性能,但目前对粗粒土填料在列车往复作用下的动力变形特性研究不多。为探究行车荷载对基床粗颗粒土动力变形特性的影响规律,进行一系列粗粒土填料持续振动条件下的大型动三轴试验,包括不同动应力幅值(模拟不同列车轴重)、不同围压(模拟不同埋深下的侧压作用)和不同含水率(模拟不同雨水环境)等多种情况。获得路基粗粒土填料的临界动应力和累积应变随围压和含水率变化的系列关系数据和变化规律。试验结果对重载铁路路基核心层的动力变形稳定性评价和基于动力变形控制的路基设计具有重要参考价值。
- 周文权冷伍明蔡德钩刘文劼陈锋
- 关键词：循环荷载粗粒土临界动应力
- 重载列车作用下CRTSⅢ型板式轨道结构力学特性试验研究被引量：7
- 2018年
- 通过建立CRTSⅢ型板式无砟轨道结构1:1足尺试验模型,开展30 t轴重列车作用下轨道结构力学特性试验,获得800万次疲劳试验后轨道结构力学性能演化特征。研究结果表明:疲劳荷载作用下,CRTSⅢ型板式无砟轨道各层动力响应基本呈逐渐增加之势;800万次疲劳荷载作用后,扣件竖向动、静刚度分别增加24.77%和23.94%,竖向动静刚度比变化不明显;隔离层竖向动、静刚度分别增加152.27%和136.11%,动静刚度比减小6.4%;底座竖向加速度最大值增加67.4%;底座混凝土板中处拉、压应力最大值分别增加55.6%和26.3%。研究成果对于开展重载铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道结构研究具有参考价值。
- 曾志平何贤丰余志武魏炜
- 关键词：重载列车力学特性
- 基底刚度影响仰拱混凝土疲劳损伤的试验研究被引量：3
- 2016年
- 为探明铁路隧道基底刚度对仰拱混凝土疲劳损伤的影响,研制了一种可变换基底刚度并模拟仰拱力学环境的加载装置,结合MTS疲劳试验机进行了仰拱混凝土疲劳损伤的试验研究,揭示了静动载耦合作用下隧道仰拱混凝土的疲劳损伤机理,构建了引入抗力系数的仰拱混凝土疲劳损伤计算模型,阐明了基底刚度对仰拱混凝土动态应变特征及疲劳损伤的影响程度.结果表明:隧道基底刚度对仰拱混凝土疲劳损伤和累积应变增长影响显著;随着基底刚度的降低,混凝土动应变及损伤值快速增长并发生疲劳破坏;混凝土损伤演化曲线与动应变曲线相似,均具有明显的三阶段变化特征;基于疲劳损伤拟合公式和抗力系数表达式,量化了基底刚度对混凝土疲劳损伤的影响程度;均布弹簧基底有利于混凝土抗疲劳性能的提高,其疲劳寿命约为三点弯折条件下混凝土疲劳寿命的10倍.
- 刘宁彭立敏施成华
- 关键词：铁路隧道
- 压应力作用下混凝土中氯离子侵蚀性能研究被引量：4
- 2017年
- 为系统研究氯盐环境中压应力作用下混凝土的耐久性,设计了1组预应力混凝土构件,分别施加0%、10%、25%、50%、75%、90%混凝土抗压强度设计值的压应力。通过测量不同压应力水平试件的动弹性模量,得出了不同压应力水平下混凝土损伤度的变化规律;同时对压应力作用下混凝土中的氯离子侵蚀试验结果进行横向对比,提出用应力影响系数来反映压应力对氯离子侵蚀速率的影响程度;然后通过不同水平压应力作用下混凝土的力学损伤和应力影响系数变化规律的比较分析,给出了实用、完整的应力影响系数三段式计算方法,并建立了基于损伤变量的应力影响系数表达式。结果表明:不同水平压应力作用下混凝土应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤度变化曲线都为二次抛物线,存在相同的压应力临界值,对于普通混凝土,其值约为立方体抗压强度标准值的25%,从简考虑,对水灰比在0.35~0.55的混凝土可取10 MPa;压应力作用导致的力学损伤是改变混凝土中氯离子侵蚀性能的直接原因,不同水平压应力作用下,应力影响系数与以动弹性模量表征的损伤变量能同步变化。
- 邹洪波罗小勇
- 关键词：桥梁工程混凝土耐久性压应力氯离子
- 不同边界条件对路基结构动力学响应的影响被引量：2
- 2014年
- 分别采用静力人工边界、无限元边界、粘弹性动力人工边界和远置静力人工边界对承受交通载荷的典型路基结构进行有限元分析。以远置静力人工边界计算获得的路面竖向位移和面层底部拉应力时程曲线为参考解,揭示边界条件对路基结构动力学响应的影响。分析结果表明:边界条件对拉应力的影响很小,它们与参考解的最大误差为0.82%;静力人工边界下的位移时程曲线一直在参考解附近震荡,无限元边界下的位移解高于参考解,粘弹性动力人工边界下的路面位移与参考解最为接近。综合考虑位移和应力的精确度与CPU的计算时间,粘弹性动力人工边界为最佳的路基结构动力学分析边界条件。
- 梅作舟董城康国政阚前华谢瑞丽邱博
- 关键词：有限元无限元粘弹性动力学分析
- 基岩软化条件下仰拱结构疲劳寿命的预测分析被引量：8
- 2016年
- 由于隧道施工期间扰动及重载列车荷载的长期循环作用,造成底部基岩出现一定范围的软化和围岩力学参数降低,引起拱底围压的不均匀分布,并影响基底结构的疲劳寿命。通过引入重载列车振动荷载函数和Miner线性累积损伤理论,建立了考虑基底软化仰拱结构疲劳寿命的预测方法,研究列车振动荷载作用下基底软化因素对铁路隧道底部结构疲劳寿命的影响。计算结果表明:在基岩不同软化条件下,隧道底部结构动应力响应分布规律相似,隧道底部结构各部位动拉应力和动压应力增幅较大,仰拱结构疲劳寿命明显减小。隧道底部结构仰拱中心处出现拉应力最大值,仰拱与边墙连接处出现压应力最大值。在仰拱结构的应力计算结果的基础上,结合混凝土疲劳寿命原理,论述了基底软化条件下隧道底部结构疲劳寿命预测值。
- 刘宁彭立敏施成华
- 关键词：动力响应
