随着运量和运输密度的增长,轨道上部建筑设备单位重量相应地增大。一个P50,12号锰钢辙叉的实际重量达914公斤,一根长12.5米P50钢轨重达643公斤。以往靠人工由地面扛抬到轨道车上,不仅劳动强度大,很不安全,而且占用区间时间长,影响列车运输。GY3型轨道液压起重机是由广州铁路局与武汉汽车起重机厂合作研制的。从1981年12月在岳阳工务段组装第一台后,迄今已安装了6台,从六个多月的使用效果和多次试验结果证明该机性能良好,工作效率高,其主要结构、性能简介如下。

气动导纳函数是桥梁抖振分析中的重要气动参数,通常利用风洞试验或数值模拟平台生成入口随机紊流风速或单频简谐来流进行识别。本文基于指数脉冲形式简单、频带宽的特点,提出了采用入口指数脉冲风速识别气动导纳的数值模拟方法。选取理想平板为研究对象,采用该方法进行气动导纳识别研究,并与理论Sears函数进行比较。研究结果表明,本文提出的数值识别方法具有可行性,当脉冲宽度大于600/s2、计算时间步长小于0.0005 s时,可以得到较为准确的结果。

为研究扁平板式吊杆风致涡激振动特性,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法建立涡振数值模型,并验证该方法和模型的可靠性。以高宽比1∶6的吊杆为研究对象,分析不同风向下吊杆风致涡振随风速的变化规律,研究涡振过程中旋涡的脱落规律,并提出增设扰流板和竖向开槽2种气动优化措施。结果表明:吊杆长边迎风涡振振幅最大值为35.2 mm。气流在吊杆的上下侧出现明显的来流分离和旋涡脱落,并在吊杆后方产生巨大空腔。设置三角扰流板的吊杆后涡振锁定区间大幅减小,各风速下涡振振幅均大幅降低,最大涡振振幅减小89.5%。开槽后的吊杆断面在各风速下振幅接近0,吊杆开槽能够有效抑制涡振的发生。

基于有限体积法，采用流体动力学计算软件建立了列车通过设置声屏障桥梁时的空气动力学模型。应用滑移网格技术和大涡模拟法，计算了声屏障的三雏非定常可压缩外流场，获得了不同速度、不同车头长度和不同车体长度列车通过桥梁时轨面以上2．15m高处声屏障脉动压力极值、脉动压力时程曲线等。研究结果表明：声屏障所受脉动风压极值基本与车速的平方成正比；在车速相同情况下，6m长车头列车产生的脉动风压比12m长车头列车约大10％；200m长车体列车通过时产生的脉动风压比100m长车体列车约大7％。

为研究列车经过时气动效应对隧道内附属设施的影响,通过现场测试分析不同因素对隧道附属设施表面气动荷载、振动加速度和列车风速的影响,给出隧道内气动荷载分布规律。研究结果表明附属设施受到的气动荷载与列车运行速度平方近似成正比关系;隧道长度和编组对附属设施气动荷载存在耦合影响,存在最不利隧道长度,车型和季节对附属设施气动荷载影响不显著;附属设施振动加速度主要由气动荷载引起;列车运行速度由300 km/h增加到350 km/h时,隧道附属设施表面气动荷载和振动加速度均增大约40%,列车风速增大约10%。

以北京—沈阳客运专线建平隧道为例,采用数值模拟方法建立高速列车在隧道内交会的空气动力学模型,分析了气动效应对隧道中心斜井洞室、接触网下锚洞室与接触网隔离开关洞室线缆支架稳定性的影响。结果表明隧道中心不同洞室线缆支架风压差异明显,接触网隔离开关洞室风压最大,接触网下锚洞室风压次之,斜井洞室风压最小;隧道中心同一洞室线缆支架上各测点所受风压差别不大;高速列车交会时间在列车进入隧道的40~43 s,第43 s时接触网隔离开关洞室线缆支架所受风压最大;接触网隔离开关洞室线缆支架一端锚栓所承受的拉力和剪力分别为7.74、7.42 kN,远小于材料许用承载力,线缆支架强度满足使用要求。

为研究高速铁路桥梁全封闭声屏障的横风气动特性,通过节段模型风洞试验对全封闭声屏障的三分力和表面风压进行了测试,分析了风速、雷诺数效应、风攻角、侧视断面位置对全封闭声屏障气动特性的影响。结果表明:在不同风速下测力和测压结果的规律相似;雷诺数效应对全封闭声屏障的横风气动特性和顶部的风压分布影响较大;风攻角对全封闭声屏障的阻力系数有较大影响;不同断面的风压分布曲线具有相似的规律,本文给出了设计用的近似风压曲线。

为研究盾构隧道接缝止水密封垫数值模拟难点,结合上元门越江隧道工程的接缝防水设计方案,利用ABAQUS有限元软件建立密封垫三维模型,模拟密封垫装配力加载试验,将计算结果与室内试验结果对比,为橡胶本构模型的选择提供参考,并分析边界条件对计算结果的影响。研究结果表明:在与室内力学试验相对应的密封垫两端有约束的数值模型中,采用Mooney-Rivlin本构模型比Yeoh本构模型的装配力误差更小;密封垫两端边界条件的差异对计算结果有较大影响,采用Mooney-Rivlin本构模型时密封垫两端有约束比无约束情况下的最大装配力平均增大22.2%;对于最大装配力而言,使用Mooney-Rivlin本构模型的计算结果更加准确。

根据CRTSⅢ型板式无砟轨道底座伸缩缝变形特性,制备了其专用的环氧沥青填缝密封胶,开展了拉伸性能及黏结性能试验,分析了不同温度条件下环氧沥青填缝密封胶应力-应变关系和失效模式,并对比了其与硅酮、聚氨酯填缝密封胶耐老化性能的差异。试验结果表明:环氧沥青填缝密封胶拉伸过程中应力-应变关系与温度密切相关,温度低于0℃时密封胶破坏前随应变增加应力近似呈线性减小,温度高于0℃时随应变增加应力不断增大直至破坏;环氧沥青填缝密封胶失效模式是其与混凝土基材之间产生离缝;环氧沥青填缝密封胶具有较好的耐老化性能,紫外老化和浸水老化对环氧沥青填缝密封胶性能影响较大,热老化影响相对较小。

依托某电力盾构隧道工程,建立密封垫-管片相互作用模型,通过改变弹性密封垫硬度、接缝张开量、错台量、密封垫沟槽尺寸和位置,对密封垫沟槽外侧混凝土的裂损情况进行了分析。结果表明:密封垫与管片的正向挤压和切向错台均会引起混凝土裂损,其中接缝错台量的影响最大;密封垫沟槽深度越小、沟槽与管片外侧的距离越大,混凝土裂损程度越低。对于薄型混凝土管片接缝设计,在满足管片防水和局部承压要求前提下,建议尽量减小密封垫沟槽深度,增大沟槽与管片外侧的距离。