土木工程道路鐵道工程外文翻譯--估計(jì)鐵路軌道特性的概率方法（譯文）

1、1中文 中文 13200 字出處： 出處：Engineering Structures, 2011, 33(7): 2120-2133.估計(jì)鐵路軌道特性的概率方法Rhayma N, Bressolette P, Breul P摘要： 摘要：由于鐵路網(wǎng)絡(luò)的退化和昂貴的維護(hù)費(fèi)用，當(dāng)今鐵路工程面臨著許多問(wèn)題。再加上缺乏幾何知識(shí)和軌道的力學(xué)參數(shù)，鐵路的優(yōu)化維護(hù)管理變得很艱難。在這種背景下，本文提出一種新的方法分析鐵路軌道的特性。該方法結(jié)合了新的

2、診斷設(shè)備，該設(shè)備能夠獲得許多重要的數(shù)據(jù)，從而得到幾何和力學(xué)參數(shù)以及基于非入侵式方法的統(tǒng)計(jì)量，并且該非入侵式方法能夠加上任何力學(xué)模型。對(duì)于研究參數(shù)（參數(shù)之間的相關(guān)性的分布和影響），許多結(jié)果都顯示了這種方法的可行性。在不久的將來(lái)，這種方法將會(huì)給鐵路管理人員帶來(lái)許多重要的信息，以便進(jìn)行優(yōu)化維護(hù)操作。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：隨機(jī)有限元方法、隨機(jī)配置、拉格朗日多項(xiàng)式、鐵路軌道1. 1. 介紹 介紹在當(dāng)代計(jì)算力學(xué)領(lǐng)域中，均認(rèn)為力學(xué)和幾何參數(shù)對(duì)數(shù)值模型有重

3、要的影響。為了滿(mǎn)足這一要求，這有一種可行性：選擇一些特定情況下不定參數(shù)的特殊值（極值、均值）然后估計(jì)這些情況下相應(yīng)的力學(xué)響應(yīng)，最終就一個(gè)給定的破壞準(zhǔn)則而言，其保留了最不利的情況。這種策略通常在試驗(yàn)中使用，但是該策略非常值得商榷，因?yàn)樽畈焕闆r下的選擇是由一連串情況組合的，其中不自然地包含了所有可能的情況。最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q方案實(shí)際上是使用一種基于概率的策略方法（1-8）。在本文中，這種類(lèi)型的策略，提出了對(duì)鐵路軌道特性的概率分析。鐵路工程正遭受

4、著因鐵路網(wǎng)退化帶來(lái)的諸多問(wèn)題，而這些鐵路網(wǎng)需要重要和昂貴的維修工作。由排水問(wèn)題，相對(duì)沉降、層退化帶來(lái)的鐵路受損和必要的維修措施造成了路基不同地層的非線(xiàn)性力學(xué)和幾何特征，所以提高軌道水平變得更加艱難。由于缺乏對(duì)這些非線(xiàn)性的了解，以及其對(duì)軌道行為可能帶來(lái)的后果，因此制定一個(gè)優(yōu)化的維護(hù)管理變得更加困難。因此，為了以逼真的方式描述動(dòng)力荷載作用下鐵路軌道的特性，有必要使用一種數(shù)值模型來(lái)分析力學(xué)和幾何參數(shù)的不確定性。在過(guò)去的幾十年，已經(jīng)利用了幾個(gè)基

5、于有限元（FE）方法來(lái)研究鐵路軌道的整體與局部的特性（9）。為了考慮這個(gè)隨機(jī)不確定性，我們很自然想到利用隨機(jī)有限元法（SFE）（10-20）。本文選擇的解決方案是以分析不確定性傳播為目的，通過(guò)數(shù)值模型來(lái)描述軌道段的力學(xué)特性。通過(guò)此方案，鐵路管理者就可以對(duì)不同的解決辦法進(jìn)行分析和比較。3相應(yīng)側(cè)輪[22]平均垂直位移之間，通過(guò)對(duì)一段 200 米的距離進(jìn)行每 10 厘米的測(cè)量方式得到的。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用的 Mauzin 車(chē)具有 8 車(chē)軸并且

6、其速度為 160 公里/小時(shí)。此標(biāo)準(zhǔn)偏差被認(rèn)為是軌道和維護(hù)操作的一個(gè)劣化指標(biāo)，并且軌道和維護(hù)的運(yùn)行是根據(jù)這個(gè)指標(biāo)進(jìn)化編程操作的。一個(gè)使用軌道幾何測(cè)量和維護(hù)操作數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序稱(chēng)為 TIMON，目前在法國(guó)應(yīng)用。這個(gè)應(yīng)用程序演示了軌道的演變,提供了一個(gè)系統(tǒng)的隨訪(fǎng)和前瞻性分析。瑞典鐵路管理器（Banverket）使用滾動(dòng)剛度測(cè)量車(chē)輛（RSMV）。這種技術(shù)是基于軌道剛度的測(cè)量，它是用來(lái)標(biāo)記沿線(xiàn)鐵路需要進(jìn)行維護(hù)的位置。在英國(guó)，落錘彎彎沉儀（F

7、WD）[26]：使用從測(cè)試中獲得的偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)軌道下部的彈性模量的值進(jìn)行估計(jì)。2.2、互補(bǔ)的診斷設(shè)備 互補(bǔ)的診斷設(shè)備對(duì)于鐵路結(jié)構(gòu)每個(gè)組件的或者可變性來(lái)說(shuō)，之前提出的方法不能夠評(píng)估和分離物理力學(xué)特征。在過(guò)去的十幾年里軌道診斷工具的進(jìn)程已經(jīng)完成：幾個(gè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，來(lái)測(cè)量連續(xù)或定位點(diǎn)（26）。考慮到變異量雖然是隨機(jī)的，但過(guò)程還是可能的。最近在工作中設(shè)備的測(cè)試及使用被提出。三種不同的設(shè)備在本研究中已被使用：地面穿透雷達(dá)（GPR），光動(dòng)針入度（P

8、anda）和地緣內(nèi)鏡檢查。所述 GPR 是一種快速，非破壞性檢查裝置來(lái)估計(jì)鐵路軌道子結(jié)構(gòu)的完整性（27）。 如圖 3 所示,非接觸式測(cè)量裝置允許數(shù)據(jù)收集操作的速度。探地雷達(dá)提供連續(xù) top-ofrail 子結(jié)構(gòu)層和厚度的測(cè)量（道砟，底砟，路基）。應(yīng)該注意到,測(cè)量水分含量和敏感材料密度。GPR 也可能能夠從干凈的道砟中區(qū)別出結(jié)垢的道砟（27）。光動(dòng)力觸探（Panda）（28、29）可以測(cè)量土的垂直方向的抗力。測(cè)試使用驅(qū)動(dòng)錐(2、4 或

9、10 平方厘米)且在最后一組棒使用錘子。對(duì)于槌的每次打擊，滲透和沖擊能量的深度被記錄來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)錐阻力（QD）與荷蘭式相應(yīng)的深度。與獲得原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較，以前的研究已經(jīng)證明了結(jié)果的可靠性﹝30﹞。然后使用 Buisman 對(duì)土體模量進(jìn)行近似估計(jì)：第一錐形阻力涉及體側(cè)限壓縮彈性模量（ ）（31、32）而體側(cè)限壓縮彈性 Eoed模量是與上述彈性模量（E）有關(guān)，具體如下： （1） ? ?? ?

10、? ?1 1 2 , 1oedv v Eoed qd E E v ? ? ? ? ? ? :其中， 取決于土壤性質(zhì)，ν是泊松比取等于 0.3。為了使用這些相關(guān)性，就必須有 ?一個(gè)土壤表征。這可以通過(guò)使用地緣內(nèi)鏡檢查來(lái)實(shí)現(xiàn)。地緣內(nèi)鏡檢查（33）由一個(gè)小相機(jī)（8.6 毫米直徑），用于從與滲透試驗(yàn)（圖 4）執(zhí)行的所述腔收集的圖像。該設(shè)備所允許的土壤聽(tīng)診多達(dá) 8 米深。圖像處理后，就可以得到該結(jié)構(gòu)的表征：厚度不同的層，土壤分類(lèi)和材料氫氣的狀態(tài)。