高速铁路无砟轨道性能劣化机理与评估方法
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作者任娟娟
出版社科学出版社
ISBN9787030750556
出版时间2024-01
装帧精装
开本16开
定价298元
货号1203225803
上书时间2024-06-29
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目录
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 我国高速铁路发展概述 1
1.2 高速铁路无砟轨道发展历程 2
1.2.1 高速铁路无砟轨道深化改革 3
1.2.2 高速铁路无砟轨道自主创新 8
1.2.3 高速铁路无砟轨道设计理论优化 9
1.3 高速铁路无砟轨道服役安全关键问题 10
1.3.1 无砟轨道性能劣化问题 10
1.3.2 无砟轨道损伤识别与质量评估问题 13
1.4 高速铁路无砟轨道损伤劣化机理与质量评估方法 13
1.4.1 高速铁路无砟轨道结构劣化机理 14
1.4.2 基于动力响应的无砟轨道损伤识别技术 18
1.4.3 高速铁路无砟轨道质量评估方法 19
1.5 研究内容及技术路线 20
1.5.1 研究内容 20
1.5.2 技术路线 22
参考文献 22
第2章 氯离子在无砟轨道中的传输规律与模型 24
2.1 概述 24
2.1.1 氯离子传输规律与模型的研究现状 24
2.1.2 本章主要内容及研究思路 25
2.2 饱和混凝土中氯离子传输规律 26
2.2.1 饱和混凝土氯离子扩散理论与模型 26
2.2.2 有限元饱和混凝土氯离子扩散模型验证 31
2.2.3 氯离子在路基上无砟轨道内的侵蚀规律 33
2.3 疲劳荷载下饱和混凝土中氯离子传输规律 37
2.3.1 疲劳荷载下饱和混凝土中氯离子传输试验 37
2.3.2 疲劳荷载下饱和混凝土中氯离子传输模型 38
2.3.3 有限元疲劳荷载下饱和混凝土中氯离子传输模型验证 40
2.4 带裂缝的饱和混凝土中氯离子传输规律 44
2.4.1 无砟轨道产生裂缝的形式与原因 45
2.4.2 氯离子在带裂缝混凝土中扩散的影响因素 46
2.4.3 氯离子在带裂缝饱和混凝土中的扩散分析 48
2.5 非饱和混凝土中氯离子传输规律 56
2.5.1 非饱和混凝土氯离子传输机理 56
2.5.2 非饱和混凝土中水分传输模型与氯离子传输模型 57
2.5.3 有限差分法求解非饱和混凝土氯离子传输模型 60
2.5.4 非饱和混凝土氯离子传输模型的分析与研究 65
2.6 本章小结 71
参考文献 71
第3章 无砟轨道混凝土低温冻结行为 74
3.1 概述 74
3.1.1 混凝土低温冻结行为的研究现状 75
3.1.2 本章主要内容及研究思路 75
3.2 无砟轨道混凝土的孔隙结构 76
3.2.1 无砟轨道混凝土的孔隙分类方法 77
3.2.2 无砟轨道混凝土孔隙结构的物理参数 77
3.2.3 无砟轨道混凝土孔隙结构的测试方法 78
3.2.4 无砟轨道混凝土寒区环境下的孔隙压力 80
3.3 无砟轨道混凝土低温冻结过程数值模拟 82
3.3.1 无砟轨道混凝土材料的结冰规律 83
3.3.2 无砟轨道混凝土低温冻结行为的控制方程 84
3.3.3 无砟轨道混凝土低温冻结过程数值模拟 85
3.4 寒区环境下无砟轨道的低温冻结行为分析 91
3.4.1 寒区环境对无砟轨道的影响规律 91
3.4.2 不同孔隙率下低温冻结对无砟轨道的影响 99
3.4.3 冻结次数对无砟轨道的影响 102
3.5 寒区环境下无砟轨道粉化整治与保温防护 107
3.5.1 无砟轨道底座板混凝土粉化数值分析 108
3.5.2 无砟轨道底座板混凝土粉化整治 110
3.5.3 寒区环境下无砟轨道保温数值模拟 113
3.6 本章小结 121
参考文献 122
第4章 无砟轨道自密实混凝土早期劣化机理 124
4.1 概述 124
4.1.1 自密实混凝土早期水化-干缩研究现状 124
4.1.2 本章主要内容及研究思路 125
4.2 无砟轨道中自密实混凝土水化-干缩数学表征 126
4.2.1 水泥水化度的确定 127
4.2.2 瞬态传热过程 128
4.2.3 水分传输 129
4.2.4 湿度扩散 129
4.2.5 自密实混凝土早期收缩变形方程 131
4.2.6 混凝土水化模型验证 134
4.3 多场耦合下无砟轨道自密实混凝土早期水化-干缩过程 135
4.3.1 无砟轨道自密实混凝土早期水化-干缩模型 135
4.3.2 无砟轨道自密实混凝土湿度演化 137
4.3.3 无砟轨道自密实混凝土温度演化 138
4.3.4 无砟轨道自密实混凝土收缩应变 139
4.3.5 无砟轨道自密实混凝土应力 142
4.4 无砟轨道早龄期自密实混凝土性能影响因素分析 145
4.4.1 水灰比对水化-干缩阶段自密实混凝土性能的影响 145
4.4.2 湿度对水化-干缩阶段自密实混凝土性能的影响 147
4.5 本章小结 150
参考文献 151
第5章 无砟轨道CA砂浆损伤发展规律分析 153
5.1 概述 153
5.1.1 CA砂浆损伤研究现状 154
5.1.2 本章主要内容及研究思路 154
5.2 无砟轨道CA砂浆统计损伤本构模型 156
5.2.1 无砟轨道CA砂浆损伤本构数学表达式 156
5.2.2 UMAT子程序编写 158
5.2.3 CA砂浆有限元模型算例验证 160
5.3 含有砂浆损伤的无砟轨道有限元模型 164
5.3.1 无砟轨道有限元模型 165
5.3.2 砂浆损伤对轨道结构动态响应的影响 167
5.4 初始弹性模量对无砟轨道CA砂浆损伤发展的影响 170
5.4.1 计算工况的选取 171
5.4.2 不同初始弹性模量下CA砂浆损伤情况 171
5.5 列车速度对无砟轨道CA砂浆损伤发展的影响 176
5.5.1 计算工况的选取 176
5.5.2 不同速度、不同列车荷载作用下无砟轨道CA砂浆损伤情况 177
5.6 板端离缝高度对无砟轨道CA砂浆损伤发展的影响 181
5.6.1 计算工况的选取 181
5.6.2 不同板端离缝高度下无砟轨道CA砂浆损伤发展规律 182
5.7 本章小结 186
参考文献 188
第6章 基于振动响应的无砟轨道层间脱空损伤识别 190
6.1 概述 190
6.1.1 结构损伤识别方法研究现状 190
6.1.2 本章主要内容及研究思路 192
6.2 基于振动信号的损伤特征指标提取 194
6.2.1 含脱空损伤的无砟轨道动力学模型 194
6.2.2 时域与频域特征指标提取 198
6.2.3 基于小波包分解的频带能量提取 207
6.3 基于BP神经网络的脱空损伤程度识别 211
6.3.1 BP神经网络的基本结构及推导 212
6.3.2 BP神经网络的脱空识别模型 216
6.4 基于SVM的脱空损伤识别 223
6.4.1 SVM的基本原理 223
6.4.2 SVM的参数优选算法 226
6.4.3 SVM的脱空样本准备 229
6.4.4 SVM的脱空识别效果 231
6.5 本章小结 234
参考文献 235
第7章 基于机器学习的无砟轨道路基沉降识别 236
7.1 概述 236
7.1.1 无砟轨道路基沉降监测的研究现状 236
7.1.2 本章主要内容及研究思路 237
7.2 基于机器学习的路基沉降识别方法 238
7.2.1 无砟轨道路基沉降识别主要过程 238
7.2.2 基于机器学习的沉降识别算法 239
7.2.3 基于理论仿真的沉降识别数据获取 239
7.3 无砟轨道路基沉降的车辆振动敏感特征分析 245
7.3.1 模型工况设置 245
7.3.2 沉降作用下车辆系统振动敏感特征的选取 246
7.3.3 其他条件对路基沉降车辆振动敏感指标的影响 256
7.4 无砟轨道路基沉降识别方法 258
7.4.1 卷积神经网络算法理论基础 258
7.4.2 无砟轨道路基沉降识别数据 261
7.4.3 基于PSO-SVM的识别方法 264
7.4.4 基于CNN-SVM的识别方法 268
7.4.5 无砟轨道路基沉降识别方法对比 271
7.5 本章小结 278
参考文献 279
第8章 无砟轨道层间离缝评估方法 281
8.1 概述 281
8.1.1 无砟轨道层间离缝评估方法研究现状 281
8.1.2 本章主要内容及研究思路 282
8.2 无砟轨道层间离缝成因及理论基础 284
8.2.1 离缝成因 284
8.2.2 层间离缝理论基础 285
8.3 不同层间离缝对轨道结构受力分析 289
8.3.1 无砟轨道计算模型及参数 289
8.3.2 不同层间离缝下轨道结构受力分析 294
8.4 层间离缝评估方法 301
8.4.1 层间离缝评价指标 301
8.4.2 层间离缝损伤影响权重定权方式 304
8.4.3 层间离缝损伤影响权重的确定 305
8.5 案例分析与实例验证 311
8.5.1 案例分析 312
8.5.2 实例验证 314
8.6 本章小结 315
参考文献 317
第9章 无砟轨道开裂状况评估方法 319
9.1 概述 319
9.1.1 无砟轨道开裂状况评估方法研究现状 320
9.1.2 本章主要内容及研究思路 320
9.2 无砟轨道开裂状况分类及评价指标 322
9.2.1 无砟轨道评价单元选取 322
9.2.2 无砟轨道表面裂缝的检测识别与分类 324
9.2.3 无砟轨道开裂状况指标计算方法 328
9.2.4 开裂状况指标中参数的量化方法 330
9.3 开裂损伤对轨道结构受力影响 333
9.3.1 三种不同形式裂缝对无砟轨道的影响 333
9.3.2 不同部件开裂对无砟轨道整体结构的影响 342
9.4 开裂状况指标的参数权重计算 348
9.4.1 分析方法介绍 348
9.4.2 基于区间层次分析法的无砟轨道开裂指标层次结构的建立 353
9.4.3 基于德尔菲法的专家咨询 354
9.4.4 德尔菲法与数值模拟结果向区间层次分析法的转化 356
9.4.5 无砟轨道开裂影响权重的确定 359
9.5 案例分析 361
9.5.1 案例一 361
9.5.2 案例二 363
9.6 本章小结 366
参考文献 366
第10章 无砟轨道质量状况综合评估方法 369
10.1 概述 369
10.1.1 无砟轨道质量状况综合评估方法研究现状 369
10.1.2 本章主要内容及研究思路 370
10.2 损伤质量状况模型建立与受力分析 371
10.2.1 计算模型及参数 372
10.2.2 开裂损伤状况下模型受力分析 375
10.2.3 层间损伤状况下模型受力分析 385
10.2.4 含离缝的无砟轨道开裂状况下模型受力分析 394
10.3 质量状况综合评估方法 400
10.3.1 质量状况综合评价指标及计算方法 400
10.3.2 基于EWM-FAHP的综合指标权重确定 403
10.3.3 指标权重修正 412
10.3.4 损伤状况综合指标确定 416
10.4 案例分析 418
10.4.1 案例一 418
10.4.2 案例二 420
10.5 本章小结 422
参考文献 423
内容摘要
本书主要介绍高速铁路无砟轨道性能劣化产生机理与质量评估方法的相关研究成果以及实际工程的应用经验。围绕无砟轨道服役存在的关键问题，首先建立了考虑材料复杂本构关系的无砟轨道结构仿真计算模型，进行了不同服役条件下无砟轨道结构材料性能劣化机理研究。其次，考虑到隐蔽病害难以发现、诊断的问题，利用无砟轨道结构或车辆的动力响应作为映射信号，提出了科学的无砟轨道损伤识别方法。最后，为量化无砟轨道结构整体质量状况，建立了不同劣化形式的评价指标及权重系数，提出了相应的无砟轨道质量评估方法。本书可供轨道交通、铁路系统工作者及铁道工程相关专业的高等院校和科研院所的教学、科研、设计、建造及运营维护相关人员参考阅读。
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