桥梁对行车稳定性影响的探讨

由既有提速线上的某些桥梁出现晃动的现象引出桥梁动力特性与行车稳定性关系的问题,从影响行车安全与稳定的根本原因在于轨道不平顺的本质出发,运用确定性不平顺对列车激励的基本原理,采用桥梁时变挠度曲线不平顺激励的具体处理方法分析其对行车的影响,同时提出通过限制桥梁对列车轮轴激励输入量值来约束桥梁结构动力性能,以满足行车安全稳定要求的研究思路,增加桥梁动力设计的可操作性,并举例说明。     

大跨度多线铁路斜拉桥行车安全性分析

研究目的:列车通过桥梁时,与桥梁的耦合作用会影响桥上列车的行车安全性。大跨度斜拉桥由于自身结构柔度较大,其与列车的耦合作用往往会导致较大的桥梁响应,列车的行驶安全性更加需要予以重视。本文以某大跨度四线铁路斜拉桥为例,采用计算机模拟方法进行车-桥耦合分析,讨论不同列车类型、车速、列车行驶位置及双车交会下的桥梁及列车响应。研究结论:(1)不同速度等级下,桥梁振动响应呈往复变化,当列车施加的激励频率接近桥梁低阶自振频率时,桥梁振动接近峰值;车辆响应随车速增加而增大;(2)车辆类型对桥梁响应影响较大,其中货车C80的各项车辆响应指标更大;(3)车辆运行轨道对桥梁加速度和竖向位移的影响较小,对车辆响应的影响也较小,但对桥梁的横向位移影响较大;(4)双车运行情况下,随着两车入桥差的增加,桥梁的响应有所改善,不同的入桥距离对车辆响应的影响不明显;(5)本研究成果对类似大跨度斜拉桥的设计具有一定的参考价值。     

大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应研究

研究目的:为研究大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应,本文以30 t大轴重列车和重载铁路线上常用跨度32 m预应力混凝土简支T梁为研究对象,结合现场实测数据,基于多体动力学理论和有限元法建立大轴重列车-轨道-桥梁三维耦合精细化有限元模型,并验证有限元模型的准确性。通过计算大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应,分析大轴重列车编组长度、列车轴重、列车运行速度以及桥墩高度等因素对桥梁结构动力响应的影响规律。研究结论:(1)当列车编组数达到6节以后,列车编组数增加仅影响桥梁结构的动力响应持续时间,不会对桥梁结构的动力响应峰值产生影响,在计算长大编组列车通过中小跨度桥梁时可简化为6节编组进行计算;(2)桥梁结构的动力响应与重载列车的轴重有较明显的相关性,桥梁跨中竖向位移和跨中横向位移均随着列车轴重的提高而增加,增幅呈近似线性增加的趋势;桥梁跨中竖向加速度和跨中横向加速度均随着列车轴重的提高而逐渐增加,且增幅越来越大;(3)桥梁结构的动力响应均随着列车运行速度的提高而增加,跨中加速度响应随列车运行速度的提高增幅比跨中位移响应增幅大;(4)桥梁墩高的变化对桥梁结构的竖向动力响应影响较小,而对横向动力响应影响较大;(5)本研究成果可为重载铁路桥梁的设计和既有线铁路桥梁强化改造提供参考。     

非定常气动荷载对桥上列车行驶安全舒适性影响分析

为了研究非定常气动力荷载对桥上列车行车安全性和舒适性的影响,结合有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立列车-轨道-桥梁三维多体系统模型,计算风-列车-桥梁耦合系统的动力响应;对比分析定常与非定常气动力荷载作用下桥上列车的行驶安全与舒适性,研究非定常气动力荷载作用下不同横向风速对列车行驶安全的影响。研究结果表明:列车行驶速度为200~300km/h,无风荷载情况下,各安全性与舒适性指标值均满足要求且均小于风荷载作用。横风作用下平均风速为20 m/s,考虑非定常气动力荷载的影响不仅会使列车行驶安全评估结果更安全,还会使列车舒适性评估结果偏于保守。平均风速不超过20 m/s,车速控制在250 km/h,桥上列车行车安全、舒适性均满足要求,且平稳性等级可达到"良好"以上。通过对不同横向风速下桥上列车行驶安全分析,给出桥上列车安全行驶的阈值,为列车的安全运营提供依据。     

预应力混凝土梁横向振幅超限加固方法的探索与实践

近两年来，随着重载列车的开行和列车速度的提高，既有线上的桥梁由于不同年代设计等级的差异，结构安全储备量的不同，部分桥梁病害迅速发生、发展，比较突出地反映在桥梁横向振幅的超限上。     

秦沈客运专线常用跨度桥梁的动力分析

铁路列车通过桥梁时将引起枯梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响列车的运行，其中线路的轨道不平顺对列车和桥梁的振动起很大作用，这种相互作用，相互影响的问题就是列车－线路－桥梁耦合振动问题。随着列车速度的提高，桥梁的动力特性和列车运行安全性与舒适性在设计桥梁时必须加以充分考虑。本文160km/h,200km/h,300km/h三种等级的列车数以及对应的轨道不平顺波，综合考虑列车－线路－桥梁的共同作用，全面分析秦沈客运专线设计过程中的62种不同设计方案的桥梁，评价以上桥梁动力特性及列车走行性，为客运专线桥梁设计提供技术依据，其中有27种方案经有关单位审查后在秦沈客运专线中使用。     

基于行车安全的连续轨道桥梁抗震设计研究北大核心

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,以轨道交通中广泛使用的连续轨道桥梁为研究对象,通过建立的地震荷载作用下车—轨—桥系统动力响应分析模型,模拟了列车在不同强度和卓越频率的人工地震波作用下过桥的全过程,分析了车辆类型、地震强度和频谱特征等因素对车辆与桥梁结构动力响应的影响;采用日本关于行车安全度的评价指标(脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力)作为地震时桥上车辆运行安全的评定标准,以列车脱轨临界状态时的桥梁动力响应作为桥梁振动的限值,统计得到了确保地震发生时列车安全运行的桥梁容许横向位移限值和横向加速度限值,绘制了桥梁振动限值曲线,并利用拉格朗日插值法得到曲线的数学表达式。研究结果表明,规范规定的桥梁横向位移限值有时不能满足地震作用下车辆运行安全的要求,对位于地震区的连续轨道桥梁横向振动位移限值的确定需要考虑地震动强度和频谱特性的影响。     

冲压机械振动对高铁桥梁及行车动力影响分析

高速铁路桥梁的平顺性和稳定性对运营列车的平稳性和安全性有很大影响。为研究冲压机械产生的外部振动激励对高铁桥梁的影响,首先通过对此机械引起的地面振动进行实测,并结合有限元分析软件,确定最大冲击荷载作用下产生的地面振动及传播至桥墩处的振动;然后通过建立列车-轨道-桥梁耦合动力学模型,将桥墩处的地面振动作为激励输入,分析列车以不同速度通过时车辆、桥梁动力学响应。结果表明:地面冲击振动有限元模型计算结果与实测结果基本相符,验证了模型的可靠性;地面振动对桥梁响应会产生一定的影响,距振源50 m处地面振动对桥梁所产生的影响较距振源80 m处(桥墩处)的大,但对运行车辆的影响很小;随着车速由250 km/h至350 km/h,车辆及桥梁各结构的动态响应均有所增大,但都未超出安全限值。因此,冲压机械冲击作用导致的地面振动对列车-轨道-桥梁系统动态服役性能影响非常有限。     

湿陷性黄土地区客运专线桥梁设计的探讨

作为客运专线土建工程的主要组成部分,桥梁的主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路,确保运营安全和乘坐舒适,并尽量减少使用期间结构的维修工作量.湿陷性黄土地区,由于黄土湿陷性的存在而产生的负摩阻力对桥梁基础--桩基产生较大的影响.本文结合郑西客运专线的湿陷性黄土区桥梁设计进行初步的探讨.     

轨道交通高架桥梁振动阻抗及传递特性分析

列车荷载引发轨道结构及其下部桥梁结构振动,进而引发二次辐射噪声,其辐射噪声取决于桥梁的阻抗,一般桥梁阻抗越大,辐射噪声越小。就影响城市轨道高架桥梁二次辐射噪声的桥梁阻抗及振动传递函数进行建模和分析,讨论影响桥梁阻抗的因素,以期在今后的桥梁设计中考虑增大桥梁阻抗,从降低桥梁振动和减小辐射噪声的角度对桥梁设计进行优化。     

高速铁路桥上无缝线路纵向附加力研究

采用实体单元模拟桥梁及桥梁墩台、空间梁单元模拟钢轨、弹簧单元模拟桥梁与墩台及轨道之间的连接,建立梁—轨纵向相互作用三维有限元空间力学模型。以丰沙线永定河单线铁路桥梁、秦沈线沙河双线铁路桥梁对其进行计算验证。以秦沈客运专线32 m多跨双线整孔简支箱型梁桥为例进行纵向力分析,研究结果表明:列车在桥上双线对开,钢轨挠曲附加力有明显增大;列车在桥上单线制动,四根钢轨的制动附加力有较大的差别;列车在桥上双线对向制动,相比单线制动,钢轨制动附加力有一定程度增大,但增大得并不多。     

福州至厦门高速铁路桥梁总体设计

为推进海西经济圈的快速发展,新建福州至厦门铁路;设计速度350 km/h,无砟轨道;沿线地形、地质、水文、气象等自然环境复杂,跨越海湾河道、公路、铁路众多,特殊大跨度桥梁多,桥梁占线路长度65%;主要介绍福厦铁路的建设条件,桥梁设计原则,主要技术特点以及6座大跨度斜拉桥桥梁设计情况;遵循"安全、实用、经济、美观"的设计原则,创新和丰富了我国高速铁路桥梁结构技术,将为我国高速铁路建设积累工程实践经验。     

三线铁路桥梁疲劳检算的三线系数

铁路桥梁结构的疲劳寿命主要取决于桥梁结构构造细节、活载作用效应特征和活载作用次数。从列车上桥时刻的随机分布特征及列车相遇对桥梁损伤的累积作用出发,分析三线铁路桥梁结构疲劳检算中三线系数的影响因素。分析结果表明,三线系数只与各线列车的最大作用效应、列车运营密度(发车时间间隔)以及在桥上的持续时间有关。基于遭遇概率理论,推导三线系数的计算公式。采用该公式计算的三线系数与现场调查分析法所得结果基本一致。     

山区高速铁路隧道间桥隧连接结构探讨

研究目的:根据调整后的中长期铁路网规划,我国将建设1.6万千米以上的客运专线,而位于中西部山区的高速铁路需修建大量的桥隧工程,且大多桥隧相连、成群分布,高速列车运行对安全度要求极高,乘客舒适度也是必须考虑的问题,当两隧道间因地形条件及线路走向限制,明线间隔距离很短时,有必要对是否在桥上部设置连接防护结构及其结构型式进行深入研究,确保运营安全和提高乘客舒适度。研究结论:(1)两隧道洞口间距大于250 m时可将隧道看成独立隧道。小于250 m时,单列车通过隧道群中的每一座隧道时引起的车内压力波动相互间有影响,之间加设连接结构可降低车内3 s内最大压力变化值,有利于改善车内舒适度环境,可缓解列车频繁进出隧道,"黑洞"和"白洞"效应引起的乘客视觉疲劳问题。(2)隧道洞口坡面陡峻,存在危岩落石危害时,在采取坡面防护措施的基础上,设置连接防护结构可以有效防止小粒径落石对运营安全的威胁。(3)连接防护结构采用柔性防护网钢结构,具有安全可靠、经济适用的优点,在进行落石冲击试验后可以用于实际工程。     

基于拉索疲劳的铁路斜拉桥合理重量研究

基于斜拉索的容许疲劳强度和容许应力匹配的原则提出了铁路斜拉桥理论最小恒活载比的计算方法,并以此为基础得到了铁路斜拉桥的理论最小重量.双线铁路斜拉桥对应于高速铁路、客货共线铁路、重载铁路的理论最小重量分别在24.3～32.2、33.9～44.5、40.7～53.4 t/m;四线铁路斜拉桥对应于四线高速铁路、两线高速铁路+...     

三塔超大跨公铁两用斜拉桥活载加载标准研究

为探究公路铁路活载对三塔超大跨公铁两用斜拉桥结构的影响,以某公铁长江大桥为研究背景,建立有限元全桥模型。利用影响线确定活载最不利加载位置,分析铁路活载和公路活载对主梁、主塔、斜拉索的影响。研究结果表明:随着铁路和公路活载加载长度的改变,桥梁结构响应在主梁竖向位移、主梁压应力、主塔顺桥向位移、主塔顺桥向弯矩、斜拉索索力增幅等方面表现出一定的规律性,铁路活载引起的桥梁结构响应是公路活载的3.2~4.2倍;对于主梁和主塔,当铁路活载加载长度分别增加5.4%、22.2%、18.2%,结构响应对应增大35.90%~36.90%,8.27%~13.07%,4.40%~8.38%;对于斜拉索,活载作用下索力最大增幅位于跨中附近;按照偏安全的到发线长度加载比按照列车可能最大长度加载,在桥梁设计上更具有安全冗余度。研究成果可为超大跨度铁路桥、公铁两用桥的设计提供参考。     

大跨度中承式铁路拱桥缓冲限位耗能装置研究

为研究适用于大跨度中承式铁路拱桥的限位减震耗能装置,保证高速列车的行车安全。基于弹塑性力学、材料力学等计算理论,建立大跨铁路桥梁缓冲限位耗能装置的简易设计方法,并运用MATLAB软件开发相应的设计软件。以郑万高铁某大跨中承式拱桥为工程背景,开展该桥限位耗能装置的关键设计参数研究,并利用ANSYS建立装置实体有限元模型,分析其力学性能及滞回耗能曲线。研究结果表明:建立的缓冲限位耗能装置简化设计方法正确,设计过程简便;设计的装置能够较好地控制列车牵引制动力引起的梁端位移,满足高速铁路对行车安全的要求。     

合福铁路古田溪特大桥设计

古田溪特大桥是新建合福铁路重点控制桥梁工程之一,该桥集高墩大跨、深水基础于一身,兼具山区铁路与高速铁路双重特点,设计施工难度大。研究其桥式方案选择及设计施工要点,通过分析无缝线路特性,合理确定主桥桥式方案;结合施工组织,总结了主跨梁部结构、主桥桥墩及主墩基础的设计施工要点。车桥耦合动力仿真分析结论表明,当车速不超过该桥设计车速350 km/h时,安全性指标均在限值以内。     

甬舟铁路桃夭门大桥方案研究与设计

甬舟铁路桃夭门大桥跨越桃夭门水道,根据线形、技术、经济条件比选,最终确定采用经富翅岛与公路桥并行方案,主桥与公路桥对孔布置,一跨跨越通航水域。并对钢-混结合梁斜拉桥和钢桁梁斜拉桥进行多方面比选,推荐采用钢-混结合梁斜拉桥方案,通过对结构进行静力分析、车-桥及风-车-桥耦合振动分析,验证结构的安全性和舒适性。研究结果表明钢-混结合梁斜拉桥适用于高铁桥梁。该桥型将首次应用于高速铁路,将为我国铁路桥梁的设计研究提供借鉴和新思路。     

提高铁路梁式桥人行结构安全性的创新与实践

铁路桥梁主体结构通常牢固可靠,附属设施往往显得薄弱,尤其是人行结构如T梁人行道和墩台吊篮,其结构强度与步行板的安全性较弱。通过在钢支架之间增设托盘框架,横向铺设整体式挡砟人行道板,创新设计了新型人行道结构,提高了人行结构的安全性、可靠性和耐久性,并在上海局集团有限公司管内普速铁路和高速铁路桥梁中得到了应用。建议新型人行道板采用复合橡胶板、普速铁路桥梁墩台采用混凝土板,高速铁路桥梁墩台采用多元合金共渗花纹钢板。