32m高速铁路简支梁桥铺轨后残余徐变上拱限值研究

运用Midas软件分别建立简支梁桥-CRTSⅡ型板式无砟轨道空间耦合静力学模型和车-线-桥耦合动力学模型,进行32m高速铁路简支梁桥铺轨后残余徐变上拱限值研究。结果表明:桥梁残余徐变变形是影响32m波长周期性高低不平顺的主要因素;随着桥梁残余徐变幅值增加,长钢轨的附加不平顺呈线性增大,桥梁残余变形幅值为10mm时,钢轨的上拱变形量可达9.8mm;行车速度为380km·h^-1、桥梁残余徐变上拱幅值由3mm增加至10mm时,车体的垂向加速度峰值由0.275m·s^-2增加至1.159m·s^-2,旅客乘坐舒适度指标由1.549逐渐增加至3.105;当桥梁残余徐变幅值为8.0mm,在280~380km·h-1车速范围内,旅客乘坐舒适度指标达到3.108,桥梁梁端振动加速度达到5.217m·s^-2,已超出规范限值,因此建议高速铁路32m简支梁桥铺轨后其残余徐变上拱限值按7.0mm控制,为避免残余徐变限值的改变对桥梁设计方案产生显著影响,可通过适当延后铺轨时间保证桥梁残余徐变变形满足限值要求。     

考虑混凝土徐变效应的城市轨道交通标准简支梁桥铺轨时机研究

为保证城市轨道交通轨道平顺性和后期行车安全,文章运用Midas软件建立简支梁桥-无砟轨道/二期恒载加载周期徐变模型,结合对简支梁张拉后不同铺轨时间监测的简支梁徐变情况,对简支梁铺轨后徐变上拱值进行研究。结果表明：预应力张拉15天后进行轨道铺设与预应力张拉60天后进行轨道铺设相比,跨中徐变上拱值在铺轨后差6mm,在180天时（初期运营）差3.2mm,在1年及10年时徐变上拱值分别相差2.9mm、3.0mm,且15天铺轨后期徐变上拱值小于5mm,满足相关规范要求。相关研究可为其他类似工程中标准简支梁最佳铺轨时机和施工流程的确定提供参考和借鉴。     

徐变上拱对桥上纵连无砟轨道线路动力影响

研究目的:高速铁路预应力桥梁会出现徐变上拱,而高速铁路对线路平顺性要求高,预应力桥梁徐变上拱引起的不平顺对高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁耦合系统有何影响,是工程界十分关注的问题。本文基于列车-轨道耦合动力学理论,建立考虑无砟轨道-桥梁系统各部件间接触状态非线性的高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁三维有限元耦合动力学模型并进行相应验证,运用所建模型,对列车在桥上纵连板式无砟轨道线路桥梁徐变上拱地段高速行驶时耦合系统的动力特性进行研究,旨在探讨其影响规律。研究结论:(1)桥梁徐变上拱对车体振动加速度影响非常显著,对桥梁振动加速度虽有影响,但不太显著;(2)桥梁徐变上拱对最大轮轨力、钢轨最大正弯矩、扣件最大拉力、轨道板和底座板纵向最大拉应力、CA砂浆最大压应力均有一定的影响,但影响规律不一,对最大轮轨力影响比较小,而对钢轨最大正弯矩、扣件最大拉力、轨道板和底座板纵向最大拉应力、CA砂浆最大压应力影响则比较大;(3)桥梁徐变上拱引起的无砟轨道-桥梁间局部脱空对高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁耦合系统动力特性有显著影响;(4)本研究成果可为高速铁路桥上纵连板式无砟轨道线路徐变上拱大小控制提供理论依据。     

新建时速400 km高速铁路32 m简支梁设计参数研究

我国高速铁路的"四纵四横"干线运输网络基本成型,现在存在发展时速400 km高速铁路的需求,英国和俄罗斯也给出了时速400 km高速铁路的规划。本文基于我国时速350 km高速铁路标准设计的32 m简支梁,建立车桥计算模型,在100~480 km/h速度范围内,计算分析动挠度、梁体跨中加速度、轮重减载率、车体加速度等车桥动力响应,同时考虑了残余徐变变形和基础不均匀沉降的影响。结果表明:最大计算速度下,车桥动力响应最大;桥梁刚度增加,车桥动力响应相应减小;工后徐变上拱和基础不均匀沉降对车桥动力响应影响较大。最后,给出了新建设计时速400 km高速铁路32 m混凝土简支梁的设计标准建议值。     

秦沈线月牙河特大桥轨道周期性高低不平顺分析

结合月牙河特大桥动力分析和轨道不平顺分析,以及量测所得到的数据,表明桥上线路周期性高低不平顺并非动荷载下桥梁挠度变形造成的,也不是由车桥共振引起的,从所得到的数据分析来看,不平顺值的增长速度随时间的增加而逐渐减小,符合徐变上拱的发展规律。目前桥上线路高低不平顺值尚未达Ⅰ级超限,对行车安全没有造成影响。建议在客运专线建设中,进一步控制长大连续等跨简支梁的徐变上拱,尤其应控制二期恒载轨道铺设后的徐变上拱,并加强桥上线路高低不平顺的检测。桥上线路在达到高低不平顺Ⅰ级超限前,就及时进行大型养路机械捣固或调整扣件作业。由于在桥梁上产生相同的多个波连续作用,应对有关车辆在该特殊高低不平顺作用下的动力学性能进行校核。     

纵连板式无砟轨道-PC简支箱梁协同工作分析

研究目的:为研究箱梁发生徐变上拱时底座板与箱梁顶面接触面间发生应力重分布对箱梁徐变上拱的影响,本文在ANSYS有限元平台上建立纵连板式无砟轨道-32 m PC简支箱梁体系的协同工作分析模型,分析混凝土收缩徐变及预应力筋松弛引起的箱梁长期变形及其对滑动层与CA砂浆应力的影响。研究结论:(1)梁-轨体系下箱梁的跨中徐变上拱小于将无砟轨道体系等二期恒载换算成均布荷载施加在单独箱梁结构上的徐变上拱,持荷1 500 d时前者徐变上拱为后者的72. 2%;(2)箱梁徐变上拱使底座板与箱梁之间产生应力重分布,导致梁端附近一段区域的底座板与箱梁之间压应力降低甚至局部出现脱空现象,该区域压应力往跨中方向转移;(3)箱梁徐变上拱亦使底座板及轨道板间发生应力重分布,在梁端附近一段区域的CA砂浆出现拉应力,但底座板与轨道板间尚未脱空;(4)本研究成果揭示了纵连板式无砟轨道-箱梁结构体系的协同工作机理、箱梁长期变形规律及其对层间应力重分布影响,可为深入研究箱梁-轨道体系协同工作提供参考。     

高速铁路跨度40m简支箱梁全预应力体系与部分预应力体系对比分析

通过高速铁路跨度40m箱梁全预应力体系、部分预应力A类体系、部分预应力B类体系的设计和对比,分析了各类预应力体系40m梁的受力性能、残余徐变上拱值及材料用量。结果表明:部分预应力体系的设计主要由运梁荷载工况控制;部分预应力A类体系仅在二期恒载等级大于120kN/m时才能降低残余徐变上拱值,部分预应力B类体系可有效降低各级二期恒载下残余徐变上拱值;与采用全预应力体系相比,部分预应力体系40m简支箱梁的普通钢筋用量和混凝土用量有所增加。     

沪杭客专32m箱梁徐变试验相似模型设计方法研究

相似关系设计是模型试验的关键环节。以沪杭客专32 m跨度的简支箱梁为原型,探讨了适合于徐变试验的模型的设计方法,建立了模型和原型的相似关系,设计了简单相似模型梁结构,推导出模型梁与原型梁的弹性上拱和徐变上拱的相似关系。通过对比分析原型梁的弹性上拱推算值、徐变上拱推算值与实测值,验证了相似模型的合理性。     

二次预应力组合结构在高速铁路桥梁上的应用研究

针对高速铁路桥梁对于徐变上拱度有着严格的限值,若徐变上拱过大将严重地影响铁路桥梁的使用性能,甚至危及行车安全等问题,提出将新型二次预应力组合结构应用于高速铁路桥梁。这种结构将混凝土分2次浇筑,与之相应的预应力筋分2次张拉,以此既分散结构的预应力度,又使结构满足受力要求,最终使上拱变形减少。通过对这种结构与常规预应力结构铁路桥梁的分析比较,证明二次预应力组合结构可大大减小徐变上拱度,而且具有良好的受力性能,值得推广应用。     

高速铁路简支梁桥上周期性高低不平顺成因分析及控制指标研究

自高速铁路开通运营以来,在多次轨道检测过程中发现32 m简支梁上存在周期性的轨道高低不平顺,为了查明桥上轨道不平顺的成因以及其对车辆和桥梁动力性能的影响,分析了列车荷载的影响,并对实测混凝土徐变与计算值进行了对比。分析结果表明,混凝土收缩徐变是桥上周期性不平顺形成的主要因素,桥上周期性不平顺值还未达到I级超限的标准。通过车-线-桥垂向耦合振动分析可知,在不同的徐变上拱情况下,轮重减载率相对于车体振动加速度和乘坐舒适度对轨道不平顺的变化更加敏感,而桥梁的动力响应均满足限值的要求。在轨道铺设后,当速度在300～350 km/h时,建议32 m简支梁上的徐变上拱值控制在7 mm内,该值与德国规范DIN-Fachbericht 103的要求一致。     

双线铁路整体PC箱梁上拱度分析

由于混凝土的徐变效应,预应力混凝土简支箱梁桥的梁体在预应力荷载作用下的上拱变形缓慢发展,因而对桥梁设计及施工中的徐变变形分析尤为重要。如果对于徐变变形的预测不准,在运营阶段梁体徐变变形的发展将会引起桥面的立面线形不平顺,严重影响行车安全和旅客舒适度,甚至将造成梁体上拱度过大而无法使用。在高速铁路上这种影响显得尤为突出,应予以足够重视。本文针对某双线铁路就地浇筑的预应力混凝土整体箱梁,采用MIDAS/Civil结构分析软件,结合国内外几种规范中徐变系数的计算公式,计算在施工阶段的预应力张拉、落梁和铺砟后的荷载作用下梁体的变形,并将其与现场实测的数据比较。通过现场实测变形与理论分析结果的对比得出,采用我国现行铁路规范的计算值与实测值吻合良好。     

先简支后连续技术在高速铁路PC桥中应用初探

高速铁路桥由于高速行车平顺性的需要 ,对桥梁的刚度、上拱度等提出很高的要求。高速铁路桥梁中大量采用的是预应力混凝土简支梁 ,为满足技术要求 ,梁高较大 ;连续梁桥的受力和变形性能优于简支梁桥 ,但由于连续梁施工的复杂性 ,影响其在 40m以下跨度铁路桥中的使用 ;采用先简支架设、后体系转换为连续梁的先简支后连续结构和工艺 ,综合了简支梁和连续梁的优点。以高速铁路桥作为应用背景 ,通过对比分析 ,对预应力混凝土先简支后连续梁的施工、构造、受力、刚度和后期徐变上拱度等进行初步的探讨 ,论证其在高速铁路桥梁中应用的优越性。     

高铁常用跨度简支梁桥上轨道周期性不平顺影响分析

通过对桥梁徐变上拱设计和相应规定、轨道不平顺检测方法、实测资料以及线路规范的对比和理论计算,进行高铁常用跨度预应力混凝土简支梁桥上轨道产生波长为32 m的轻微周期性不平顺现象研究。结果表明:线路、桥梁规范中线路高低Ⅰ级管理值、梁跨竖向残余变形的规定是一致的;轨面不平顺静、动态检测结果不可以用来直接对比;京沪高铁桥上轨道周期不平顺的桥跨长度占比随着时间发展逐渐增大,开通4年后占比持平至约66%,桥上轨道周期性不平顺峰值均值、标准差及变异系数分别约为2.28 mm,0.57 mm和0.25;开通5年后98.4%,99.9%和100%的桥上轨道周期性高低不平顺峰值分别小于5,6和7 mm;当连续多跨简支梁徐变值均大于3 mm时,线路TQI高低已超过规范管理限值,建议通过轨面设置反预拱度,避免由梁体徐变带来的大面积轨道精调作业。     

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。     

客运专线32m整孔简支箱梁预应力管道摩阻试验研究

我国新建铁路中大量采用预应力混凝土简支箱梁结构。在预应力梁施工过程中,是否能够准确施加预应力,将直接影响到梁体的抗裂性能和后期徐变上拱的控制。因此,施工时应严格控制预应力管道的定位和成孔工艺。介绍预应力管道摩阻的试验原理和方法,分析客运专线32m简支箱梁的管道摩阻测试结果,结论可为铁路简支箱梁预应力管道的施工控制提供参考。     

高速铁路40 m跨度预制后张法预应力混凝土简支箱梁试验研究

高速铁路40 m跨度预制后张法预应力混凝土简支箱梁首次在我国郑济高速铁路郑州至濮阳段黄河特大桥北岸引桥进行工程应用。为了验证其预制工艺和结构受力性能是否满足规范要求,以3孔工程梁为试验对象开展了混凝土水化热测试、摩阻测试、预应力终张拉效果测试和静载弯曲试验。结果表明:试验梁水化热测试结果和浇筑工艺合格,预应力施加准确,预应力效果满足设计要求;试验梁抗裂安全性满足规范要求。3孔试验梁预制工艺和结构受力性能满足规范要求,40 m跨度简支箱梁可以推广使用。     

铁路桥梁承载能力可靠性分析

简述结构可靠度指标计算中心点法和验算点法的基本原理,编制了相应的计算程序。对时速160、200 km客货共线铁路预制预应力混凝土简支T梁和时速250、350 km客运专线铁路预制、现浇预应力混凝土简支箱梁,时速160、200、250 km客货共线铁路和时速120 km重载铁路(Z=1.2)道砟桥面简支钢桁梁,时速250 km客运专线铁路钢-混凝土简支、连续结合梁,时速160 km城际铁路钢管混凝土桁架连续梁等进行了承载能力可靠度指标校准计算,对铁路桥梁承载能力的可靠度指标给出了建议值。     

客货共线32 m简支箱梁修订设计的经济性分析

以客货共线32 m双线简支梁为例,介绍了新版客货共线箱梁的设计修订内容,并开展了简支箱梁与简支T梁的经济性对比分析。对比了梁体主要工程用量、工程造价、运维成本及100年全寿命周期成本,发现简支箱梁的工程造价不高于简支T梁,运维成本低于简支T梁,考虑100年的全寿命周期成本比简支T梁低27%左右。以沪通铁路和青连铁路为例,对比分析了简支箱梁方案与简支T梁方案的工程建设概算,可知采用简支箱梁节省了工程建设成本并缩短了建设工期。     

客运专线轨道梁徐变收缩效应研究

针对秦沈和武广客运专线铁路就地浇筑的跨度为24m的预应力混凝土整体箱梁,应用MIDAS／Civil结构分析软件,采用CEB—FIP（MC90）徐变和收缩模型,建立预应力混凝土简支梁的非线性有限元模型,通过计算相同施工阶段下的跨中挠度,从而验证试验结果。在此基础上,将两类箱梁的徐变收缩变形和变形速率进行了对比。结果表明,两类箱梁的徐变收缩变形规律基本一致,武广-24m箱梁的徐变收缩值小于相应秦沈-24m箱梁,并且武广-24m箱梁的徐变速率也小于秦沈-24m箱梁的徐变速率,说明武广-24m箱梁的结构设计要比秦沈-24m箱梁的考虑得更完善一些。