中国铁道科学研究院2009年科技成果简介(续三)

40武广客运专线联调联试桥梁动力性能测试分报告测试研究CRH2型动车组以各种速度通过8座桥梁(140 m钢箱系杆拱、32 m预应力混凝土简支箱梁、24 m预应力混凝土简支箱梁、112 m提篮拱、(60+5×100+60)m预应力混凝土连续箱梁、(40+64+40)m预应力混凝土连续箱梁、(6×32)m预应力混凝土连续箱梁)时桥梁结构的动力性能,包括大跨度桥梁与相邻小跨度桥梁的过渡、长大桥梁等跨布     

京沪高铁简支系杆拱创新设计与发展

简支系杆拱是一种结构受力明确、刚度大、高度低,且美观、经济的无推力拱桥.在京沪高铁徐沪段,简支系杆拱首次被系统研究和广泛运用.该路线共设跨度96 m、112m和128 m的简支系杆拱桥21处.简支系杆拱的结构为外部静定、内部超静定的尼尔森体系平行拱或提篮拱;系梁采用单箱三室等高预应力混凝土箱梁;拱肋采用哑铃型钢管混凝土...     

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.     

高速铁路槽形连续梁车-轨-桥相互作用动力分析

济青高速铁路(40+70+70+40) m槽形连续梁是国内外跨度最大的高速铁路双线预应力槽形连续梁。为分析其列车通过时的动力性能,建立列车-轨道-槽形连续梁动力相互作用模型,编制铁路列车-轨道-桥梁耦合动力仿真软件RTTB,利用现场实测数据验证仿真软件的工程可用性,对动车组与货车过桥时系统的动力响应进行数值计算和评估。结果表明:CRH2动车组、CRH3动车组、C64货车在设计速度范围内以单列或者双列的形式通过桥梁时,车辆的安全性指标均合格,平稳性指标为优秀,桥梁的各项动力响应指标均满足规范要求,槽形连续梁结构设计合理,满足设计要求。     

雁荡山2×90m钢箱叠合拱动力性能分析

沿海甬台温铁路雁荡山桥2-90主桥采用结构新颖、造型美观的2×90 m下承式叠合拱无推力拱桥式结构,在我国客运专线桥梁结构中尚属首次采用。介绍该桥动态检测试验主要结果,分析研究该桥结构的变形、变位、自振频率及加速度等动力性能指标,评价桥梁结构的动力性能。桥梁结构横、竖向刚度较大,动力性能较好,能够满足120 km/h试验货物列车、250 km/hCRH2-010A综合检测车运行安全性和平稳性的要求,满足开行250 km/h动车组条件。     

系杆拱上部无支架施工技术

通过宁杭铁路客运专线京杭运河特大桥1孔96 m系杆拱上部施工实例,系统地介绍了采用无支架施工系杆拱上部的施工方案、工艺流程、拱架的加工和吊装、钢管拱的混凝土顶升、系梁节段的施工及体系转换与线形控制、应力监控等,为系杆拱上部施工提出了一种新方法,对同类型桥梁施工具有借鉴作用。     

商合杭铁路1-140m先拱后梁法平行系杆拱结构设计

新建商合杭铁路西苕溪右线特大桥跨越长兴港采用1-140 m系杆拱方案,为预应力混凝土平行钢管混凝土拱桥,采用先拱后梁方法施工。介绍采用无砟轨道时系杆拱设计方案,并根据实际施工阶段建立有限元模型计算分析,确定结构的合理形式及先拱后梁施工工序,计算拱肋、系梁、吊杆等结构应力、刚度、稳定性等设计参数。分析结果表明:(1)该桥主体结构应力、变形等均满足规范要求;(2)系杆拱应用于无砟轨道时,静活载梁端转角引起钢轨上拨及下压量宜按1 mm限值控制;(3)先拱后梁系杆拱采用施工阶段分批张拉钢绞线系杆形式,实现无支架施工,满足不中断通航要求。     

跨黄延高速公路立交大桥的设计

首先介绍了跨黄延高速公路立交大桥的基本设计条件,通过桥式方案的比选,主桥采用了96 m钢管混凝土系杆拱,继而介绍了铁路96 m系杆拱桥的主要构造、尺寸,并通过数值分析手段对钢管混凝土系杆拱桥的结构进行了分析。分析结果表明,钢管系杆拱桥具有建筑高度小、竖向刚度大和良好的动力特性,因而在今后铁路设计中可以大力推广。     

单线大跨度简支钢箱梁系杆拱设计研究

钢管混凝土拱桥在钢管拱肋混凝土灌注过程中存在爆管的可能性,当邻近既有线施工时须考虑其风险。为研究单线大跨度拱桥拱肋内不灌注混凝土的可行性,以丹佛(丹灶-佛山)西站联络线上一160 m简支钢箱梁系杆拱为研究对象,建立空间有限元模型对大跨度简支钢箱梁系杆拱桥进行静力和动力计算,分析结构的受力情况和变形状态。结果表明,该桥的静力和动力特性均满足规范要求。该桥为邻近既有线的单线铁路桥,可选择拱肋内不灌注混凝土,从而使得施工更加方便。     

京沪高速铁路跨济兖公路钢箱系杆拱桥主桥方案设计

跨济兖公路特大桥是京沪高速铁路的重点工程,由于受桥下公路净高和引入济南站线路坡度的控制,桥梁结构高度受到了严格限制。方案设计采用四线96m下承式钢箱系杆拱桥跨越济兖公路,桥面总宽26m,中间双线为高速铁路,两侧为普通铁路联络线。结合主桥方案设计的主要技术标准、桥型布置、结构设计以及施工方案,重点针对拱桥的桥面系结构形式、拱肋矢跨比、吊杆形式等进行研究。     

双线系杆拱桥对不同列车荷载的适应性分析

以一座跨度为128 m铁路双线系杆拱桥为例,基于TB 3466—2016《铁路列车荷载图式》,在ZK,ZC,ZKH,ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下,分析系杆拱结构受力及变形性能,探讨其适应性及控制因素。研究结果表明:主梁结构在4种列车荷载作用下均满足规范要求,在ZK,ZC列车荷载作用下,主梁结构强度及抗裂安全系数均较大,可采用适当减少预应力配置等形式进行优化调整;在ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下,拱肋横向稳定安全系数接近限值,且拱肋与拱脚连接位置8 m范围内强度安全系数超规范限值,钢管厚度需增加,表明该桥型控制因素为拱肋结构受力及拱肋横向稳定性;结构刚度均满足规范限值,挠跨比最小值亦达1/5 000,反映了系杆拱桥刚度大的特点;双线系杆拱仅在ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下需局部调整结构尺寸,其余均可满足结构受力及变形要求,表现出良好的适应性。     

铁路系杆拱桥设计研究

研究目的:系杆拱桥采用系杆承受拱的推力,在桥梁建筑高度受到限制或桥址地质不良地区,而又需要较大跨度时,系杆拱是较合理的桥式之一.成都三环路立交特大桥是国内首座大跨双线铁路预应力混凝土系杆拱桥,本文针对该立交特大桥双线铁路预应力混凝土系杆拱的结构特点及受力特性进行分析研究与检算,为施工提供指导.研究结论:成都三环路立交特大桥是国内首座大跨双线铁路预应力混凝土系杆拱桥,通过静动力分析表明该桥各项指标都满足规范要求;但拱梁结合部受力复杂,设计时采用三向预应力结构,主梁在梁端处进行了加宽加高、腹板加厚处理;因结构复杂局部存在一定的应力集中现象,通过研究和计算,将国内外新的科研成果和理论运用在本桥的设计中,进一步扩大了系杆拱结构在铁路桥梁建设上的应用,可为今后类似桥梁的设计提供借鉴.     

1-96m下承式系杆拱桥钢管混凝土拱肋施工技术

结合京沪高铁淮河特大桥过浍河1-96 m下承式系杆拱桥的施工经验,着重介绍了系杆拱桥钢管混凝土拱肋的施工技术及其施工控制要点,可为同类桥梁的施工提供借鉴。     

大跨度拱桥温度效应对行车影响的试验研究

以北盘江特大桥为研究对象,采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,计算温度荷载作用下桥面竖向位移,并与成桥后半年时间内随环境温度变化的桥面高程定期量测数据进行对比分析;在沪昆客运专线贵阳西段联调联试过程中,对轨道几何状态、动车组动力学响应、轨道结构和桥梁动力性能等进行测试,依据实测结果分析昼夜温差对动车组行车平稳性的影响。研究结果表明:动车组300~330 km/h运行时的平稳性满足要求,桥梁主跨受温度影响最大,跨中变形-40~60 mm,结构温度变化-7~10.5℃。     

钢箱系杆拱桥拼装架设线形控制技术

新建铁路跨济兖公路特大桥中的钢箱系杆拱桥,为四线跨度96 m下承式简支钢箱系杆拱桥。本文结合该工程的结构设计和施工环境特点,介绍钢箱拱架设过程中线形控制的关键技术和主要架设过程,对新建铁路桥梁采用大跨度钢箱系杆拱桥有一定的借鉴作用。     

跨度128m铁路简支系杆拱桥设计及吊杆优化分析

为研究恒载及活载在简支系杆拱桥结构中的分布,介绍1座128 m铁路简支系杆拱桥的设计,探讨拱脚截面有限元模拟时的处理方法,建立该桥的有限元分析模型,对比分析吊杆刚度对结构在恒载和活载下受力的影响。研究结论为:吊杆刚度对系杆拱桥的荷载分配及梁、拱应力有着较大的影响,且在吊杆刚度较小时影响显著,影响率随着吊杆刚度的增加而减小;对于系杆拱桥,吊杆起着重要的联系作用,设计时需要根据梁和拱的承载能力进行整体合理设计。     

单线铁路64m简支槽型梁-拱车桥耦合振动分析

宁启线跨沪通铁路因斜交角度及站坪和净高受限需采用低高度梁,1-64 m简支槽型梁-拱组合结构具备跨度大且结构高度低等特点,但在铁路桥梁中尚属首次采用。采用通用有限元软件ANSYS与同济大学的车桥耦合计算软件,分析了桥梁的纵横向刚度、动力系数、安全性、平稳性等动力参数。通过分析,该类型桥梁具有较大的刚度与良好的安全性和平稳性。通过分析全面了解该组合结构的空间振动特性,以期为同类桥型设计提供参考。     

高速铁路尼尔森拱桥车桥动力特性

应用车桥耦合振动理论分析了高速铁路尼尔森体系钢管拱桥车桥的动力特性,对该类桥的系梁、拱肋的动力特性以及列车过桥的平稳性进行了详细论述,最后对提篮式拱与平行式拱动力性能进行了分析比较。     

客运专线系杆拱桥拱脚力学性能分析

以某客运专线96 m混凝土系杆拱桥为背景,用MIDAS/FEA建立拱脚处有限元实体单元模型,详细探讨了拱脚处的受力规律及应力分布情况.据此提出将拱座内外侧与端面交接处作成圆倒角,以及加密靠近拱座外侧竖向抗拉钢筋等措施.     

青藏线拉萨河特大桥主桥横梁设计

拉萨河特大桥主桥采用 (3 6+ 72 + 10 8+ 72 + 3 6)m五跨三拱连续梁钢管拱组合结构体系。通过对系杆拱桥不同部位横梁受力特点进行分析 ,采取相应的设计措施 ,为系杆拱桥的横梁设计提供一种合理的设计方法。