既有線路基動力計算參數(shù)的雙參數(shù)蟻群算法識別研究.pdf

1、路基動力計算參數(shù)(動剪切模量、動阻尼比)是既有線提速后路基技術(shù)條件評價的主要決定性因素，而目前還沒有方法能夠直接得到，本文以既有線路基的動力響應(yīng)為研究對象，路基動力計算參數(shù)的識別為研究目標(biāo)，采用理論分析、動三軸試驗、動力有限元和蟻群算法相結(jié)合的方法，對路基基床動力計算參數(shù)的識別方法進(jìn)行了研究，主要研究工作如下： 通過對既有線提速后路基的病害現(xiàn)象、致害的動力因素、動力特征的研究方法和當(dāng)前既有線路基技術(shù)條件的評價方法進(jìn)行了統(tǒng)計分析，

2、為下一步開展動三軸試驗、動力有限元研究既有線路基的動力響應(yīng)問題提供了理論支持。 通過對既有線滬寧線路基基床底層填料進(jìn)行了動三軸試驗，利用動三軸試驗的動力響應(yīng)骨干曲線得到了以短期變形即小變形的前提下，路基基床土的動力計算參數(shù)動剪切模量比G/Gmax和阻尼比D隨動剪應(yīng)變γ變化的曲線關(guān)系；從長期變形即大變形的角度，運(yùn)用Chai和Miura提出的修正指數(shù)模型，得到適合于滬寧線基床土、客車運(yùn)行速度200km/h的既有線路基基床土的累積塑性

3、應(yīng)變公式。同時針對動三軸試驗的動荷載模式難于確定，以基床土的累積塑性應(yīng)變?yōu)槟繕?biāo)函數(shù)，提出了動三軸試驗中列車荷載與正規(guī)化的正弦荷載之間的荷載模式等效系數(shù)概念，并用能量法進(jìn)行了驗證。 通過調(diào)研分析，選取既有線滬寧線3m路基高度的典型斷面，路基基床土體視為等效線性模型，建立了雙線路基的動力有限元平面應(yīng)變模型。通過對動剪切模量與動阻尼比的隨機(jī)組合121種工況數(shù)值計算，得到了不同動力計算參數(shù)組合下的基床平均動偏應(yīng)力、路基最大動彈性變形值數(shù)

4、據(jù)庫。通過構(gòu)造三次多項式曲面方程進(jìn)行非線性擬合的方法，分別得到基床平均動偏應(yīng)力和路基最大動彈性變形與基床動力計算參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式，并結(jié)合動三軸試驗結(jié)果，得到了既有線路基的總變形與基床動力計算參數(shù)動剪切模量、動阻尼比的函數(shù)關(guān)系式。 通過對基本蟻群算法的機(jī)制原理、實現(xiàn)過程和算法的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理分析，針對既有線路基的總變形是動力計算參數(shù)的耦合函數(shù)，解空間是連續(xù)域問題，同時動力計算參數(shù)的識別又是一個組合優(yōu)化的問題，因此定義了這種雙

5、變量交叉影響的連續(xù)域組合優(yōu)化蟻群算法，同時從實際問題的特點出發(fā)構(gòu)建了這種新算法的數(shù)學(xué)模型，引入了殘留信息素數(shù)量限制、信息素的持久性系數(shù)自適應(yīng)控制、全局更新規(guī)則三個影響因子對算法進(jìn)行了加強(qiáng)設(shè)計，從而提高算法的全局收斂性和收斂速度，總結(jié)了這個算法的實現(xiàn)步驟，并利用FORTRAN進(jìn)行了編程設(shè)計，實現(xiàn)了算法的可行性。 針對螞蟻數(shù)量、算法收斂標(biāo)準(zhǔn)、最小信息素持久性系數(shù)、循環(huán)次數(shù)和信息素強(qiáng)度常量是影響這個求解連續(xù)域空間算法的全局收斂性和求解