更高速度条件下铁路简支箱梁关键参数研究

针对梁体基频、竖向刚度等参数,概述我国高速铁路桥梁参数的研究思路及成果、参数设计及运营现状,采用车桥竖向相互作用程序分析铁路简支箱梁动力响应规律。结果表明,梁体基频为设计参数的控制因素,梁体实测梁体基频高于设计值和规范限值,梁体刚度存在一定的储备;时速350 km的高速铁路简支箱梁可适应更高速度420 km/h的运营要求;420 km/h速度等级高速铁路简支箱梁关键参数可参考350 km/h速度等级相关参数;40 m跨度车桥动力响应明显降低,梁体基频等动力参数不再控制梁体设计,建议开展高速铁路更大跨度简支箱梁应用研究。     

市域铁路桥梁主要技术参数研究

市域铁路桥梁技术标准应与市域铁路设计速度及市域铁路车型相匹配,考虑市域铁路在轨道交通体系中的定位,还应与市域铁路的功能定位相协调,以体现设计标准的技术经济合理性。在分析适合市域铁路的载荷图式和车体的基础上,采用车桥耦合动力分析模型对欧盟挠跨比限值进行验证,提出了适用于我国市域铁路ZS设计荷载标准及单双线梁体的挠度限值,并列出适用条件。在分析残余徐变变形限值的形成和影响因素的基础上,提出我国市域铁路桥梁梁体的竖向挠度限值建议。并以我国主要市域铁路桥梁形式为例,提出了主要桥面布置参数的确定原则和建议。通过对上述梁体竖向挠度限值、残余徐变变形限值和桥面布置参数的分析,为我国市域铁路桥梁设计和建造的适用性和经济合理性提供了保障,为相关市域铁路技术标准的编制提供了参考。     

城际铁路常用跨度简支箱梁频率限值研究

根据目前城际铁路桥梁设计相关资料,拟定城际铁路常用跨度简支箱梁的截面尺寸,建立有限元模型,进行结构的竖向基频计算,根据设计荷载效应大于等于实际运营车辆荷载效应的原则,得出各跨度简支梁实际运营车辆最大容许动力系数。应用车辆-桥梁耦合振动分析理论,进行动力仿真分析,得到各跨度简支梁在实际运营车辆下的实际动力系数。通过比较得出,按照国际铁路联盟规定的桥梁结构频率下限值设计,能够满足结构安全及舒适性要求。     

时速400 km及以上高速铁路24～64 m简支梁竖向频率限值

针对24,32,40,48和64 m简支梁,以及CR400AF型中国标准动车组,建立移动荷载列-桥梁系统模型,开展动力仿真计算,分析不同时速的动车组驶过不同频率、不同跨度简支梁时的梁体动力响应,并综合容许动力系数要求与规范规定,进行时速400 km及以上高速铁路更大跨度区间简支梁的竖向频率限值研究。结果表明:梁体动力系数从大到小的简支梁跨度排序为24,32,48,40和64 m;5～7 Hz的竖向频率范围是梁体动力响应敏感区域;对于速度400 km·h~(-1)的CR400AF型动车组,24,32,40,48和64 m简支梁的竖向频率限值分别为6.0,5.5,2.7,2.4和2.1 Hz;CR400AF型动车组的运营速度由400 km·h-1提高至430 km·h~(-1)时,24和32 m简支梁竖向频率限值需要提高0.5 Hz,而40 m及以上跨度简支梁竖向频率限值保持不变。     

提速状态下预应力混凝土简支梁受迫振动试验研究

通过对不同车速、不同编组情况下塑黄铁路小唐河大桥预应力混凝土简支梁桥动力性能的检测试验,研究列车提速条件下桥梁的动力特性及其动力响应。研究结果表明:列车以70和75 km.h-1速度运行时,其横向强振频率与桥梁横向自振特性相近,发生共振现象,PCT梁抑振措施应以提高梁体横向刚度为主;车速超过60 km.h-1时,PCT梁最大横向振幅均超过安全限值;PCT梁的横、竖向振动加速度值都不大,均在《铁路桥梁检定规范》规定的限值以内;PCT梁的跨中横向振动频率明显偏低,只有参考值的40%~50%;跨中竖向自振频率较大,竖向挠跨比小于《铁路桥梁检定规范》中的跨中竖向挠跨比通常值,说明梁体具有足够的竖向刚度。车辆编组方式对PCT梁的横向振幅影响较大,C64编组方式时梁体横向振幅最大,C64K编组方式时梁体横向振幅较小。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度设计及取值研究

研究目的:通过统计国内外已建成并安全运营的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度参数,参考国内外现有规范,结合铁路斜拉桥的刚度特点,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度指标。在此基础上,通过车桥耦合振动的分析方法,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥高跨比、宽跨比对车辆与桥梁的动力响应影响,提出大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度取值范围。研究结论:(1)结合已建成的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥及现有规范,考虑荷载差异,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度可适当偏低,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向挠跨比设计值可取为1/500~1/800;(2)设计风速时横向挠跨比可放宽到1/1 000~1/2 000,可行车风速下横向挠跨比限值按规范取为1/4 000;(3)桁架高跨比可取为1/25~1/40,桁架宽跨比可取为1/25~1/35;(4)本文研究成果对今后大跨度铁路斜拉桥初步设计工作具有一定的指导意义。     

大胜关长江大桥动力特性现场测试与分析

采用车—线—桥系统试验的方法,测试动车组通过大胜关长江大桥及邻近线路区段时车辆、轨道和桥梁的动力响应,对该桥的动力特性进行现场测试与分析。结果表明:桥梁的横、竖向刚度均满足相关规范和设计文件要求;动车组作用下,梁体最大动力增量为设计荷载的5%,梁体最大竖向振动加速度为0.32m·s-2(20Hz低通数字滤波后),未出现共振现象,桥梁整体动力性能良好;在现有桥梁结构型式组合的条件下,车辆与桥梁的相互作用水平要小于由线路状况突变引起的轮轨相互作用;动车组经过主桥和引桥过渡区段时,梁体竖向刚度的差异对车辆、轨道和桥梁的动力响应有一定影响。     

朔黄铁路超低高度梁辅助钢梁法加固试验

对超低高度预应力混凝土梁采取辅助钢梁技术进行加固,并在加固前后及加固过程中进行相关动载试验。加固过程中监测试验保证了加固施工安全,验证了辅助钢梁承担部分恒载。通过加固前后对比试验掌握了梁体受力性能:加固后的梁体跨中竖向挠度、下缘混凝土应变比加固前有明显的降低,竖向挠度在运营列车作用下降低24.9%~33.4%,试验列车作用下降低24.5%;下缘混凝土应变在运营列车作用下降低25.9%~33.1%,试验列车作用下降低23.4%。增设辅助钢梁后梁体的竖向刚度明显提高,辅助钢梁与原混凝土梁体共同作用性能良好。通过系列动载试验掌握了在30 t轴重条件下梁体承载力的安全储备量,为大轴重条件下辅助钢梁加固技术的推广应用奠定了基础。     

某磁浮大跨斜拉桥竖向刚度限值研究

以某磁浮轨道交通(40+80+228+228+80+40)m大跨钢箱梁斜拉桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS和多体动力学软件UM分别建立桥梁和磁浮列车模型。基于车桥耦合振动方法,针对2列磁浮列车相向行驶并在主跨跨中交会的最不利情形,进行列车以不同速度通过桥梁时不同梁高下车桥系统的动力响应及磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值研究。结果表明:磁浮列车的竖向动力响应随车速的增大而显著增大,时速从40 km增大到140 km时,列车竖向动力响应增幅达到120%以上;车体竖向加速度和Sperling指标不是桥梁结构刚度限值的控制因素;磁浮列车的悬浮间隙对梁体刚度变化较为敏感,随着梁体刚度逐步增大,悬浮间隙的波动变小,梁体挠跨比减小约25%,悬浮间隙波动减小幅度达35%,悬浮间隙可作为中低速磁浮大跨桥梁结构刚度限值的控制指标;梁体挠跨比1/3015可作为磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值。     

六四式铁路军用梁预应力加固影响因素分析

体外预应力加固技术可以有效提升铁路抢修钢梁器材的承载能力和竖向刚度,但实际抢修中复杂的工况可能对加固效果产生一定的影响。本文以32 m跨双层六四式铁路军用梁为研究对象,提出设有撑杆的折线形加固方案,从受力状况和竖向挠度2个方面,分析了预应力、荷载和撑杆长度3种因素对六四式铁路军用梁加固效果的影响。结果表明:增大预应力可使六四式铁路军用梁的弦杆应力和跨中竖向挠度明显减小,但应力和挠度的下降速率也随之减小;荷载的变化可明显影响弦杆应力和竖向挠度的大小,但对应力和挠度随预应力的变化规律影响很小;增大撑杆长度可明显提升六四式铁路军用梁的承载能力和竖向刚度。     

重庆市跨座式单轨交通系统PC轨道梁疲劳试验研究

通过跨座式单轨交通PC轨道梁正截面弯曲及梁端剪切疲劳试验,研究混凝土应力、跨中挠度、刚度降低系数以及梁体基频、阻尼系数等动力特性与疲劳循环次数的关系。研究表明,梁体结构在经历300万次双向弯曲和剪切疲劳加载作用后,结构应力、位移重复性良好,梁体具有较好的耐疲劳性能;最大疲劳荷载等级作用下受压区混凝土应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏,荷载重复300万次后梁体刚度有一定退化趋势;梁体基频、阻尼系数等动力特性随疲劳加载次数增加均有所降低,但在100万次疲劳加载后基本趋于稳定。     

高铁济南黄河特大桥钢桁梁主桥动力性能研究

高铁济南黄河特大桥为京沪高铁和太青客运专线四线共建桥,其主桥采用(112+3×168+112)m下承式连续刚性梁柔性拱型式.采用现场测试与有限元分析相结合的方法,对济南黄河特大桥钢桁梁主桥的动力性能、行车安全性和平稳性进行研究.结果表明:桥梁横向、竖向刚度均满足相关规范和设计文件要求;实测梁体横向和竖向1阶自振频率分别为1.57和1.72 Hz,与测试速度内动车组的横向和竖向强振频率相距较远,未出现共振;动车组作用下的梁体最大竖向动力增量为设计荷载的3％,梁体最大竖向振动加速度(20 Hz低通数字滤波后)均小于0.5m·s-2,梁体横向和竖向振幅均较小,能够满足300 km·h-1动车组运行要求;动车组通过主桥有砟区段的安全性指标小于允许值,车体横向和垂向平稳性指标均小于2.5,动车组车辆动力学响应在主桥和引桥不同轨道结构线路区段的实测结果差别不大.     

不同刚度的32m简支箱梁动力性能试验分析

研究目的:为研究不同刚度的高速铁路32 m简支箱梁在动车组列车作用下的工作状态,本文对6个图号的简支箱梁(优化前后的250 km/h有砟轨道、250 km/h无砟轨道、350 km/h无砟轨道)的实测梁体竖向挠跨比、自振频率及动车组作用下的动力响应数据进行分析。研究结论:(1) 32 m箱梁自振频率和挠跨比实测值大于设计值,截面优化后的竖向刚度与优化前相比均有所降低;(2)在同一型号动车组作用下,箱梁振动数值大小与梁体刚度大小呈反比;(3)设计速度250 km/h无砟轨道箱梁横向和竖向振动实测值最大,350 km/h无砟轨道箱梁刚度大于250 km/h有砟轨道箱梁但竖向动力响应数值相当,无砟轨道箱梁振动数值大于有砟轨道;(4)同一图号的32 m简支箱梁,当动车组轴重增大、桥上线路不平顺时,桥梁竖向动力响应与线路平顺状态时相比明显增大,会发生超过通常值的现象;(5)本文研究可为桥梁车桥耦合仿真计算、设计优化、运营性能评估提供参考。     

朔黄铁路32 m超低高度预应力混凝土简支T梁适应30 t轴重货车加固改造分析

对朔黄铁路跨度32 m超低高度预应力混凝土简支T梁适应轴重30 t及以上重载货车(1.2倍ZH(2010)活载)进行了检算分析,结果表明梁体的竖向刚度和力学性能已不能满足现行铁路规范的要求,需对桥梁进行加固改造。选取顶升预弯辅助钢梁的加固方案,使原混凝土梁和预弯辅助钢梁组成组合结构,在活载作用下二者跨中挠度协调一致,在30 t轴重活载作用下梁体的抗裂性、强度和竖向刚度等各项关键指标均满足现行规范要求,能够达到预期加固效果。     

大跨预应力混凝土梁式桥后期下挠原因分析

研究目的：大跨混凝土梁式桥后期下挠属很常见的病害，对桥梁具有很大的危害性。迫切需要在造成后期下挠的诸多因素中找出主要因素才能在今后的设计、施工中加以控制，从而达到抑制下挠的目的。 研究方法：从梁式桥的刚度入手阐述挠度的产生机理。进而分析预应力效应、收缩徐变效应、梁体开裂等因素对后期挠度的影响。 研究结论：纵向、竖向预应力有效性的不足造成了后期挠度偏大和梁体开裂。而梁体开裂大大降低了梁体的刚度，致使后期下挠加剧发展。     

钢-混凝土连续组合铁路桥梁综合动力性能试验研究

通过对某客运专线的钢-混凝土连续组合板梁铁路桥和连续组合箱梁铁路桥的综合动力性能试验,测试在高速列车通过时钢-混凝土组合连续梁桥的自振特性、动挠度、竖横向振幅、竖横向加速度、墩顶横向振幅、支座位移、脱轨系数、轮重减载率和轨道力等动力响应和安全指标。采用车桥耦合振动理论对2座组合梁桥进行动力仿真分析,对桥梁的动力性能、试验列车运营的舒适性和安全性进行预测,结合已有相关规范,分析实测资料并综合评价2种类型组合梁铁路桥体系的各种性能。试验结果表明,在高速列车荷载作用下,2座组合梁桥梁体及墩身应力增量很小,支座位移也很小;实测梁体竖向自振频率符合相应的规范要求;在高速列车荷载作用下,梁体跨中挠度、横向振幅、竖横向加速度和墩顶横向振幅以及桥梁中跨跨中的脱轨系数、轮重减载率和轨道力符合相应的规范要求。     

大跨度铁路桥梁刚度统一描述方法探讨

研究目的:本文在已建成的桥梁基础上,进一步开展了大跨度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,以提出一种大跨度铁路桥梁刚度问题的统一描述方法。研究结论:采用设计荷载下的梁端横向、竖向、扭转角及非梁端处横向、竖向、扭转角的变化率(即曲率)描述桥梁刚度,推导了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。该方法不但能方便地描述简支梁的刚度问题,与现有规范相衔接,而且在描述规范所不能涵盖的大跨度桥梁、特殊桥梁结构刚度问题时也非常方便。研究方法和研究成果有利于提高桥梁刚度研究和设计水平,为发展更大跨度桥梁提供技术支撑。     

考虑施工荷载作用的软弱地层深基坑稳定性研究

临时盖板结构系统稳定性对地铁深基坑的安全起重要作用。依托福州长乐机场城际铁路祥谦站—首占站明挖区间深基坑工程,分别考虑限值施工荷载作用于两种厚度临时盖板,对临时盖板结构系统及基坑稳定性开展数值分析。结果表明,具有更大厚度的临时盖板在限值施工荷载作用下具有更强的抗变形能力,500与800 mm厚临时盖板在限值施工荷载作用下最大竖向变形分别为15.81与11.32 mm;在限值荷载作用下临时盖板对基坑结构造成的变形均小于3 mm,表明其可安全地作为普通车辆与渣土车辆通道或吊车及TBM运输通道。     

城际铁路无砟轨道PC部分斜拉桥变形及线形控制研究

铁路桥梁铺设无砟轨道,结构变形和成桥线形直接影响轨道的平顺性、列车运营安全性和舒适性,尤其大跨度桥梁结构刚度小、施工控制难度大,需深入研究。采用有限元法建立全桥模型,分析不同作用和工况下的结构变形、索对结构竖向刚度贡献、索对温度变形的抑制作用、梁体残余变形;采用车-桥耦合动力分析模型,计入索梁温差影响进行行车动力仿真分析;联合施工方开展铁路PC部分斜拉桥无砟轨道分阶段单元化、动态化线形控制施工技术研究。结果表明:桥梁竖向刚度良好,温度作用对结构变形影响显著,经梁体残余变形对比分析提出推荐施工方案,斜拉索对结构变形抑制明显;索-梁温差对车辆运行性能影响较小;按研究的施工方法,无砟轨道施工完后梁体线形与设计线形基本吻合,满足无砟轨道铺设要求。     

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。