铁路桥梁刚度描述方法

针对我国新建桥梁跨度和结构形式远远超出现有桥梁设计规范的适用条件,以及国内外桥梁刚度指标和取值存在较大差异,进行铁路桥梁刚度描述方法和预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度的限值研究。提出一种铁路桥梁刚度的统一描述方法,即采用设计荷载下的梁端处桥面(轨面)的横向、竖向转角和扭转角及非梁端处桥面(轨面)的横向、竖向转角和扭转角沿桥纵向的变化率(即曲率)描述桥梁刚度,并推导出大跨度铁路预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度设计参考限值。该方法不仅能方便描述简支梁的刚度问题,与现有规范相衔接,而且能描述规范所不能涵盖的大跨度桥梁和特殊桥梁结构的刚度问题。通过代表性桥梁的车桥系统动力响应计算分析,证明了统一描述方法的可行性和较好的统一性。     

城市轨道交通专用桥横向刚度的规范对比分析

随着我国城市轨道交通的发展,大跨度城市轨道交通专用桥梁逐渐增多,大跨度城市轨道交通专用桥宽度窄,横向刚度较小,已成为设计中的控制性因素之一。为分析城市轨道交通专用桥梁横向刚度限值标准,对比我国现有铁路桥梁规范和城市轨道交通桥梁规范对于桥梁横向刚度的规定,如横向挠跨比、宽跨比等。搜集了部分大跨度铁路桥梁和城市轨道交通专用桥的横向刚度限值,并与规范进行对比分析。结果表明:我国城市轨道交通桥梁横向挠跨比的限值规定偏保守,当跨度远超规范适用范围时,仍要求满足横向挠跨比的规定时,可能会明显增加建设的成本;对于大跨度城市轨道交通专用桥,可通过风-车-桥耦合振动研究行车安全,作为对桥梁横向刚度评价的指标之一。     

《地铁设计规范》问与答(26)

答：表9．1．5主要针对连续多跨中小跨度桥梁，是为了确保列车通过时的舒适，也为了控制预应力混凝土梁的后期徐变。对于较大或大跨度的桥梁可不受此条的限制。参照《京沪高速铁路设计的暂行规定》，L〉80m的较大或大跨度桥，竖向刚度限值可采用L/1000，对特大跨度的桥梁还可降低，另用梁端折角控制更合适。     

客运专线大跨度曲线连续梁变形研究

研究目的:目前我国客运专线桥梁占线路比例逐步加大,大跨度预应力混凝土连续梁桥以其跨越能力大、刚度大、伸缩缝少、养护简单得到广泛的应用。其中大跨度曲线连续梁的变形直接影响到轨道的平顺性和列车运营的安全性。利用midas civil软件建立有限元模型进行结构的空间分析,研究大跨度曲线连续梁变形特点,重点分析温度对曲线连续梁变形的影响。研究结论:对于客运专线主跨130 m及以下跨度曲线连续梁,采用满足设计速度目标值的曲线半径,研究分析得出:(1)大跨度曲线连续梁竖向变形和纵向变形与同等跨度的的直线连续梁基本一致;(2)曲线梁横向变形主要由活载(离心力+摇摆力)和温度力产生,主要表现为跨中水平变形,且远小于规范要求限制值;(3)系统升降温使梁体各点沿着不动点弦线方向产生变形,内外侧腹板温差使梁体各点绕着不动点沿径向方向产生变形,横向变形对轨道结构来说是安全可靠的;(4)该研究成果可应用于客运专线大跨度曲线连续梁设计。     

宜万铁路特殊结构桥梁动力特性及列车走行性分析

宜万铁路全线共有桥梁195座,其中特殊结构桥梁26座,特殊结构桥梁形式主要有复合结构刚构拱桥、双线大跨度上承拱桥、大跨度连续梁桥、非对称拱桥、大跨度“T”构桥、大跨度简支梁桥、大跨度连续刚构桥、单拱连续钢桁梁桥等。目前国内外规范对桥梁设计关于桥梁刚度限值的规定只适用于单跨和多跨简支梁等小跨度常规桥梁,上述特殊结构桥梁都超出了目前我国各种规范和暂规所能涵盖的范围,它们的修建对我国铁路桥梁的设计和建造技术都提出了新的要求,本文选取几座有代表性的特殊结构桥梁为研究对象,对各桥的动力特性和列车走行性进行分析与研究,以期对宜万铁路特殊结构桥梁设计中关于桥梁刚度的考虑提供理论参考。     

坡度对连续梁桥梁端扣件上拔力的影响研究

研究目的:大跨桥梁上铺设无砟轨道时,桥梁坡度、桥梁跨度及梁体温度变化会对梁端扣件受力产生影响,本文通过建立坡度桥梁扣件受力分析计算的有限元模型,研究连续桥梁位于坡道上时梁体坡度、梁体温度变化、桥梁温度跨度以及相邻简支梁桥固定支座布设位置对梁端扣件受力的影响。基于线路运行条件下可能发生的不利荷载组合,从扣件受力角度出发,确定不同墩高、不同温度跨度连续梁桥适应的坡度限值,为山区大跨桥梁上的无砟轨道设计提供理论指导。研究结论:(1)考虑坡度上桥梁变形对扣件受力影响时应考虑桥梁坡度对扣件受力方向的影响;(2)坡度桥梁梁缝处扣件受到附加力最大值随着桥梁坡度、温度变化幅度、连续梁温度跨度的增加而呈线性增大,而相邻简支梁固定支座位于下坡段时对扣件受力较为有利;(3)考虑线路运营中出现的最不利荷载组合,从梁端扣件受力不超限出发得到不同桥墩高度、不同温度跨度连续梁桥适应的坡度限值,在梁缝处铺设过渡板时可以大幅度提高连续梁桥适应的坡度限值;(4)该研究成果可用于指导山区铁路桥梁和无砟轨道设计。     

预应力损失对大跨度PC连续梁桥挠度的影响

研究目的:近年来国内外多座大跨度预应力混凝土连续梁桥在通车一段时间后主跨跨中出现较大的挠度,不但影响了过桥车辆的舒适性和安全性,而且威胁着桥梁的安全,缩短了桥梁的使用寿命。本研究旨在分析预应力损失对大跨度连续梁桥长期挠度的影响规律,为采取有效的设计、施工及加固等措施抑制大跨度预应力混凝土连续梁桥跨中持续下挠提供理论依据。研究结论:(1)大跨预应力混凝土连续梁桥挠度是长期增长的,增长速率不确定,其跨中挠度随跨径的增大而增大,增长率与跨径的大小、预应力损失程度都有着密切关系,且桥梁跨度越大,主跨跨中挠度受预应力损失影响越明显;(2)桥梁顶板纵向预应力损失比底板纵向预应力损失对跨中挠度的影响显著;(3)混凝土收缩徐变及由其引起的预应力损失是引起大跨PC连续梁桥跨中下挠的主要原因;(4)该研究成果可应用于大跨度预应力混凝土连续梁桥优化设计。     

大跨度双线铁路混凝土桥极限跨径的研究

混凝土桥是我国大跨度铁路桥梁广泛应用的结构形式,但长期以来缺少对不同桥型跨越能力和适用范围的系统研究。大跨度混凝土桥的设计实践表明,支点截面混凝土的抗剪通常是控制其跨越能力的主要因素,以荷载作用下的剪应力达到混凝土容许剪应力为标准,分析得到了双线预应力混凝土连续梁(刚构)桥的理论极限跨径。在此基础上,通过分析主梁与加劲拱、拉索的荷载分配关系,进一步研究得到了连续梁(刚构)-拱桥、部分斜拉桥的理论极限跨径,分析结论与实际工程基本相符。同时在理论值基础上,结合设计经验给出工程实用极限跨径的建议值,对大跨度混凝土桥的桥式方案选择和投资控制具有一定价值。     

大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置对列车走行性影响的研究

梁端伸缩装置是大跨度桥梁的重要组成部分,是容易受损的构件之一,对高速车辆的走行性影响较大。本文针对大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置,建立结构动力分析的有限元模型,通过多工况车-桥(线)耦合振动计算,分析梁端伸缩装置自身变形、安装误差及梁端折角等因素对列车走行性的影响,提出车辆平稳性和乘客对车辆振动感觉的评判标准,并进一步基于车辆的平稳性和乘客对车辆振动的感觉确定车速及梁端竖向折角限值。研究表明,车辆响应对梁端竖向折角较为敏感。     

广州地铁14号线全刚构桥梁设计关键技术

根据广州地铁14号线高架线桥梁景观和绿色建造的总体设计目标,全线标准段采用4×40m无支座单薄壁墩连续刚构桥、预制节段拼装施工的绿色建造技术。为适应温度及收缩徐变作用,桥梁根据桥高调整联长及跨度。设计研究确定分离边墩连续刚构桥梁刚度标准、节段拼装桥梁强度验算方法;通过先简支再连续后固结的成桥工序,释放预应力二次力对边墩的作用。斜跨路段采用大跨度曲线Y形刚构桥,有效降低大跨度桥梁梁高;薄壁边墩后固结,改善梁端刚度。上部结构Y形三角刚架区采用满堂支架或钢管支架施工,通过控制支架刚度,避免施工阶段次内力锁定在斜腿刚构内,保证初始线型满足设计要求。     

A;;长大干线$桥梁工程

研究目的:在繁忙的铁路线上修建上跨立交桥,根据既要保证铁路的安全运营,又要考虑施工的顺利进行的特点,研究桥梁的设计中应该特别注意的问题,提出在适用不同线路条件下的桥梁结构形式,对日渐增多的跨线桥工程设计提供有益的借鉴。研究方法:结合上跨铁路立交桥的设计工点和设计经验,采用综合经济技术分析的研究方法。研究结果:从保证铁路安全运营的角度来综合考虑跨线桥的施工方法和结构设计,分别提出了适合于铁路区间和枢纽的常用桥跨方案。研究结论:位于铁路区间的桥跨结构采用预制架设法施工,适宜采用箱梁、T梁和空心板梁,位于铁路枢纽的桥跨结构采用转体、悬臂或顶推法施工,适宜采用斜拉桥、大跨刚构桥和钢混结合梁桥。     

大跨径连续梁不对称悬臂施工若干问题探讨

预应力钢筋混凝土连续梁桥具有跨越能力大、行车平稳、养护简便等优点,在近代桥梁建筑中得到越来越多的应用,而悬臂施工法是目前建造预应力钢筋混凝土连续梁桥的主流施工方法。本文以实际工程为基础,采用数值仿真分析法,对大跨径预应力钢筋混凝土连续梁桥不对称悬臂施工过程中结构的力学特点及相关问题进行分析和探讨,并对临时压重、临时锚固拆除时机、环境温差对应力及挠度的影响进行归纳总结,以期为今后同类桥梁设计、施工及相关研究提供参考。     

牛角坪双线特大桥桥式方案研究

研究目的：结合线路、地形、地质情况,对牛角坪大桥提出较为合理的桥式方案。研究方法：通过对不同桥式方案的静动力特性研究,结合投资分析,提出较为合理的桥式方案。研究结果：进行了主跨256m钢桁拱,主跨256m钢管混凝土拱,主跨（110＋192＋110）m预应力混凝土连续刚构,主跨（144＋192＋144）m下承式连续钢桁梁研究。研究结论：大跨铁路桥梁,采用轻型梁部结构的上承式拱桥方案,动力特性较易满足。高墩大跨铁路梁式桥,采用轻型的梁部结构,动力特性相对较好;采用混凝土梁部结构,经济上较省。     

高速铁路大跨度空腹式连续刚构设计

银西高铁漠谷河2号特大桥桥高114 m,为适应桥高并结合地形起伏要求,主桥采用(120+210+120)m预应力混凝土空腹式连续刚构桥,主梁为拱形V撑与箱梁截面的新型组合结构形式,该结构为铁路预应力混凝土桥梁跨度之最。采用Midas软件对主桥进行结构计算,模拟悬臂浇筑法施工,辅助以临时扣锁和支架,使V撑上下弦可以同时施工。计算结果表明,该结构增加了结构的跨越能力,减少了跨中收缩徐变上拱值,在施工及运营阶段的刚度、强度均满足规范要求,具有良好的动力特性。该结构采用柱板式空心墩与主梁固结,线性优美,工程经济,结果可为铁路大跨高墩桥梁设计和施工提供参考。     

铁路客运专线新型桥梁结构与施工技术

结合客运专线建设实践,以铁路客运专线所采用的桥梁新结构及施工技术为研究对象,分析了后张法预应力混凝土箱形简支梁、装配式双向预应力混凝土T形简支梁、钢筋混凝土刚构连续梁、钢与混凝土结合连续梁等新型桥梁结构的特点和施工要点。在此基础上,总结了桥梁设计与施工新技术对今后铁路客运专线建设的借鉴作用,并对今后我国铁路客运专线桥梁结构的设计与施工提出了一些建议。     

128m预应力混凝土梁拱组合桥梁设计

预应力混凝土梁拱组合桥梁具有建筑结构低、桥型美观、施工便捷的优点,拱的水平推力由预应力混凝土梁承担,对比体外系杆拱桥具有刚度大、变位小的优点,并且耐久性大大提高。结合工程实例,介绍预应力混凝土梁拱组合桥梁的设计概况、主要设计参数、构造细节、计算方法,以及斜交跨铁路顶推施工需要注意的问题。     

铁路整体PC箱形梁的徐变效应分析

研究目的:混凝土的徐变对预应力混凝土结构的影响不容忽视。在进行结构分析时,不同的计算模式,计算的内力和变形计算结果也不一样,其中混凝土徐变引起的预应力损失对于结构内力及变形的影响尚有待进一步探索。研究方法:文中结合铁路桥梁设计规范,采用MIDAS/Civil结构分析软件,对双线铁路整体PC箱梁在3种计算模式下,进行施工中预应力的张拉、落梁以及二期恒载作用阶段的受力和变形分析,探讨了徐变引起的预应力损失对结构的影响。研究结论:对简支结构而言,混凝土徐变不会产生次内力,但会使应力重新分布,考虑徐变引起的预应力损失将使梁体的内力减小;梁体在张拉力作用下产生上拱变形,并随时间推移而缓慢发展,二期恒载的作用将有效减小上拱挠度,梁体的徐变变形占总变形的50%,徐变引起的的变形对梁体对结构下挠不利,而对于上拱度的控制是有利的。     

高速铁路标准梁式桥技术创新与发展

我国高速铁路桥梁约占线路总长55%,主要以预应力混凝土简支箱梁和现浇预应力混凝土连续箱梁为主,其中标准跨度简支梁占全部桥梁长度的90%以上。经过多年的技术创新和积累,我国已经构建了标准梁式桥成套技术体系。回顾了我国铁路预应力混凝土梁的发展历程,对高速铁路桥梁技术参数体系、刚度和变形控制设计技术、制运架建造技术等进行总结和思考。基于高速铁路标准梁式桥应用经验的积累和信息化、智能化铁路建设需求,分析了未来的发展方向,提出既有标准梁优化及应用智能建造、运维技术的建议。