高速铁路连续箱型梁桥的动力响应与减振分析

根据列车具体的轴距和轴重,建立了和谐号动车组CRH380AL型列车简化模型;对高速铁路两跨连续梁桥采用多自由度欧拉伯努利梁单元进行主梁的模拟,并将液体黏滞阻尼器模拟为有限元阻尼单元;采用Newmark直接积分方法求解了高速列车作用下的连续梁桥运动方程,数值分析了列车车速以及液体黏滞阻尼器的阻尼系数对于高速铁路连续梁桥振动响应的影响。结果表明:黏滞阻尼器对于桥梁具有明显的减振效果,阻尼力不仅与阻尼系数有关还与列车时速有关;同一黏滞阻尼器条件下,桥梁的最大加速度并不随列车速度的增加而单调增加,而是在某些特定列车车速下桥梁的最大加速度出现了峰值,且随着黏滞阻尼器的阻尼系数增大,桥梁振动响应峰值处的最大加速度减幅不同;同一列车时速的条件下,桥梁的减振效果并不是随着阻尼系数的递增呈正比递增,而是随着阻尼系数的增大,阻尼器的减振效果增幅在减小。     

气相色谱-负化学源质谱法测定船舶压载水中4种三卤甲烷北大核心CSCD

我国每年的船舶压载水排放量巨大,压载水中含有浮游生物、病原体及其幼虫或孢子等,若处理不当,会对排放水域的生态环境造成严重影响。排放压载水前常使用电解法对其进行处理,电解产生的次氯酸钠溶液,能有效杀灭残余的微生物。但电解后会产生副产物三卤甲烷(THMs),其对人体有一定的健康风险,建立船舶压载水中三卤甲烷的测定方法具有重要意义。该研究建立了采用气相色谱-负化学源质谱(GC-NCI-MS)测定船舶压载水中4种三卤甲烷(包括三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷)的分析方法。船舶压载水样品经过顶空进样技术处理后,通过DB-5MS UI毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×1.0μm)分离,气相色谱-负化学源质谱仪测定,在选择离子扫描(SIM)模式下分析,采用外标法进行定量。4种三卤甲烷在0.2~50μg/L范围内线性关系良好,相关系数(r)≥0.995,定量限(S/N=10)为0.1~0.2μg/L,在0.2、0.5、2.0μg/L 3个加标水平下,4种THMs的平均回收率为90.3%~106.8%,相对标准偏差(RSD)为1.4%~6.2%。该方法准确、稳定、可靠,可用于测定船舶压载水中4种THMs的含量。使用建立的测定方法对36个船舶压载水进行测定,三溴甲烷、二溴一氯甲烷、一溴二氯甲烷与三氯甲烷的检出率分别为83.3%、69.4%、22.2%和19.4%,检出值分别为34.25~221.5μg/L、3.52~41.87μg/L、1.52~8.56μg/L和0.02~5.46μg/L。     

吊车压轨器强度的实验测试

宽厚板厂房的行车轨道在行车运行时承受来自行车水平导向轮的水平推力，该水平推力可能导致压轨器破坏，为确保压轨器的安全设计，采用平面光弹性、三维光弹性进行实验测试，分析在最不利工况下，各种压轨器所承担的水平推力份额，压轨器的变形和应力分布，给出强度分析评估，确定系统中各个压轨器以及固定螺栓的关键部位的应力水平。     

On a New Route to Chaos in Railway Dynamics

Cooperrider's mathematical model of a railway bogie running on a straight track has been thoroughly investigated due to its interesting nonlinear dynamics (see True [1] for a survey). In this article a detailed numerical investigation is made of the dynamics in a speed range, where many solutions exist, but only a couple of which are stable. One of them is a chaotic attractor.Cooperrider's bogie model is described in Section 2, and in Section 3 we explain the method of numerical investigation. In Section 4 the results are shown. The main result is that the chaotic attractor is created through a period-doubling cascade of the secondary period in an asymptotically stable quasiperiodic oscillation at decreasing speed. Several quasiperiodic windows were found in the chaotic motion.This route to chaos was first described by Franceschini [9], who discovered it in a seven-mode truncation of the plane incompressible Navier–Stokes equations. The problem investigated by Franceschini is a smooth dynamical system in contrast to the dynamics of the Cooperrider truck model. The forcing in the Cooperrider model includes a component, which has the form of a very stiff linear spring with a dead band simulating an elastic impact. The dynamics of the Cooperrider truck is therefore non-smooth.The quasiperiodic oscillation is created in a supercritical Neimark bifurcation at higher speeds from an asymmetric unstable periodic oscillation, which gains stability in the bifurcation. The bifurcating quasiperiodic solution is initially unstable, but it gains stability in a saddle-node bifurcation when the branch turns back toward lower speeds.The chaotic attractor disappears abruptly in what is conjectured to be a blue sky catastrophe, when the speed decreases further.     

两系非线性悬挂车辆的运行稳定性与分叉

本文选取两系具有滞后非线性悬挂的车辆为目标，建立其数学模型和运动微分方程，用常微分方程稳定性理论对车辆蛇行运动进行理论分析，并应用分叉理论研究了整车在蛇行失稳后的动力学行为，得出蛇行运动的分叉解及稳定判据，得到防止车辆蛇行运动的充分条件，并研究了系统参数对临界速度的影响、分叉解振幅及稳定性的影响，为车辆设计和参数选取提供依据。     

高速铁路连续梁桥的共振响应与振动控制研究

以液体粘滞阻尼器为振动控制外部装置，主桥采用欧拉伯努利梁，通过中国和谐号动车组CRH380AL、日本新干线Shinkansen700和欧洲高速列车HSLMA8三种不同类型的高速列车对比，模拟分析了高速列车作用下桥梁结构共振响应的影响因素，以及粘滞阻尼器的阻尼系数与安装位置对桥梁结构振动响应的减振效果。研究结果表明，（1）合理有效地布置列车荷载轴距，可使桥梁结构发生基频共振的列车时速在运营时速之外，避免了桥梁结构发生较大振动峰值响应，即桥梁结构的基频共振；（2）随着粘滞阻尼器阻尼系数的增大，桥梁的加速度峰值在列车不同时速下均在减少，对桥梁振动有着不同程度的减振效果；（3）通过合理安置液体粘滞阻尼器，可有效降低高速列车作用下桥梁结构的共振响应；（4）随着粘滞阻尼器与主梁的连接点位置逐渐远离支座，粘滞阻尼器的减振效果逐渐明显；（5）随着粘滞阻尼器与桥台的连接点位置逐渐靠近支座，粘滞阻尼器的减振效果略有提升，但不明显。     

沙丘背风侧不同铁路结构形式对风沙环境的适应性分析

当铁路穿越大风沙漠地区时,风沙灾害会对铁路工程及其正常运营产生严重威胁,而设计一种合理的铁路结构形式能够减小风沙沉积对铁路工程的危害. 在本文中,以敦煌至格尔木铁路沙山沟段落为研究对象,采用多相流的方法对越过沙丘的风沙运动过程进行数值模拟,分别讨论了风沙运动对位于沙丘背风坡的铁路路基工程和桥梁工程的影响. 主要的模拟结果显示:路基工程明显降低了风速并且将沙丘后的回流区分成了两部分,而桥梁工程的导流效应则压缩了沙丘背风坡的回流区;轨道间的道碴增大了铁路表面的粗糙度,在轨道间有少量沙粒沉积,而路基工程两侧则有大量积沙;铁路表面的积沙量与摩阻风速呈现出非线性关系,随着摩阻风速的增大,路基工程沙粒沉积的增加速度大于风蚀能力的增加速度,而桥梁工程则正好相反. 在防止风沙危害铁路方面,设置桥梁工程明显优于路基工程. 本研究为风沙运动对铁路工程的影响提供了理论支持,也为今后的铁路工程设计提供了新的思路与研究工具.      

基于实测荷载的铁路钢桁梁桥疲劳可靠性评估

为了对钢桁梁桥疲劳进行评估,引入可靠性理论,提出了基于实测荷载的桥梁疲劳可靠性评估方法。根据某铁路钢桁梁桥实测车辆荷载数据,建立了随机车辆荷载模型。并在考虑车辆荷载随机性的基础上,结合Monte-Carlo法与有限元,分析了钢桁梁桥构件疲劳应力谱,计算了构件疲劳可靠性随时间的变化,并探讨了车辆荷载及荷载效应变异性对构件疲劳可靠性的影响,最后采用β约界法与静力分析法对钢桁梁桥系统疲劳可靠性进行了研究。结果表明,基于随机车辆荷载的构件疲劳应力谱呈现单峰分布;构件疲劳可靠性随运营时间的增加而减小;车辆荷载的增长及荷载效应变异性的增加对构件疲劳可靠性影响较大,当车辆荷载增长率和等效应力变异系数分别增加到5%时,构件疲劳寿命大幅减小;β约界法结合静力分析法可快速确定钢桁梁桥失效模式,桥梁系统疲劳寿命小于构件疲劳寿命。总的来看,基于实测荷载的钢桁梁桥疲劳可靠性评估方法能有效地利用监测数据,对桥梁疲劳评估具有良好的适用性。     

BixTiOy-TiO2复合膜电极光电催化去除模拟压载水中细菌

溶剂热-聚乙烯醇粘附法制备了钛网负载BixTiOy-TiO2复合膜电极。利用X射线衍射、紫外-可见漫反射、光致发光(PL)、扫描电子显微镜和能谱(EDS)等测试技术对合成的纳米材料和膜电极进行了表征。利用三电极系统对模拟压载水的灭菌效果进行实验研究。考察了外加电压、光源和膜电极的使用次数对光电催化灭菌效果的影响。UV-Vis实验表明,BixTiOy-TiO2复合材料比纯TiO2有好的可见光吸收;PL实验证明,复合材料比纯TiO2有更高光量子效率。对细菌浓度为106CFU/mL的模拟压载水的光电催化灭菌实验结果表明,外加电压为9 V,电极与溶液接触面积为140 cm2时,20 W紫外杀菌灯照射下反应2 min即可完全去除压载水中的细菌;聚乙烯醇粘附法制备的电极重复使用20次,灭菌效果不变。     

PCR技术检测海运船舶压载水病原弧菌初探

船舶压载水引起的外来物种入侵,及由此引发的经济、环境和卫生等方面的灾害性后果,已成为当前世界海洋所面临的最大威胁之一.弧菌作为一种广泛存在于海洋环境的病原微生物,其数量已成为船舶压载水是否可以排放的一项指标.本文采用PCR扩增病原弧菌特征基因技术,结合弧菌相关16S rRNA基因文库,初步探讨压载水中病原弧菌快速检测技术.从采集自舟山远洋船舶压载水水样S1中,检测到hlyA和vvh基因,表明样品中含有霍乱弧菌(Vibrio cholerae)和创伤弧菌(V.vulnificus)的毒力基因.文库序列分析结果显示,重组克隆子中部分序列与副溶血弧菌(V.parahaemolyticus)和费氏弧菌(V.fischeri)相似性较高.研究结果表明,压载水样品S1中含有多种对人和动植物有害的病原弧菌,对海洋生态平衡、公共卫生安全和海洋养殖业具有潜在危害.