铁路钢桁梁纵横梁联接处裂纹成因分析及对策

为分析某铁路连续钢桁梁桥纵横梁联接处纵梁牛腿托架裂纹产生的原因,通过在已开裂和未开裂牛腿托架竖板上布置动应力测点,测试其在试验列车作用下的受力情况;另外建立有限元模型计算分析该处受力情况,得出该处裂缝是由于设计构造细节上的缺陷、桥墩不均匀沉降、活载作用等多种因素综合作用所致的疲劳裂纹,并提出改进加固措施:把牛腿托架水平板延伸至竖板根部,可有效降低其应力水平,提高其抗疲劳能力。     

连续钢桁梁桥节点板更换效果评价

在例行检查中发现沪昆线一下承式钢桁梁在中支承E8节点处节点板出现裂缝。为了分析节点板病害原因,对节点板进行面内面外变形测量,发现因结构本身尺寸发生变化对节点板产生附加内力,造成外侧节点板开裂。利用有限元软件对节点板进行计算,结果表明计算开裂位置与实际裂缝较为吻合。针对此种情况提出了更换节点板的方案,更换完成后对全桥进行了静载试验,重点对E8节点板进行了监测。试验结果表明更换后节点板参与结构作用的效果明显,能够满足列车正常运营的要求。     

下承式铁路钢桥的病害原因分析及加固措施论证

研究目的下承式铁路钢桥在其腹部、底板和横梁上出现裂纹和腐蚀面,这是该种钢桥在服役多年后普遍存在的病害。本文将寻求对病害原因的全面认识。研究方法利用有限元软件,对该钢桥进行结构受力分析,通过化学实验对钢材进行化学成份分析,并对裂纹位置进行了疲劳结算,对所采取的加固措施进行了可行性论证。研究结论(1)纵梁腹板水平裂纹系被硬物划伤所致,纵梁端截面处的腹板下部竖向裂纹是疲劳引起的。(2)下平纵联节点板呈现的层状撕裂是由于材质不合格及冶炼时层间夹碴引起的。(3)桥梁上的腐蚀凹面是列车上的污物掉落在桥上长期腐蚀的结果。(4)现行采用的在裂纹部位粘贴钢板加固纵梁的方法,改变了纵梁的内力分布,改善了纵梁的应力水平,使钢桥满足了承载能力的要求。     

大准铁路桥梁病害调查及损伤影响分析

对大准运煤专线桥梁的病害进行了调查,并以一座桥为例,用FLAC 3D软件进行数值模拟,对梁体损伤裂缝的影响进行了研究。调查结果表明大准铁路极少数桥梁出现了损伤病害:如桥面系人行板局部破损、护栏立柱锈蚀及防水层漏水等;梁体混凝土出现裂缝及麻面脱落等;支座错位、锈蚀;墩台及基础混凝土缺损开裂和脱落等。梁体裂缝对挠度影响的研究显示,在相同裂缝深度条件下,最大挠度出在裂缝位置处,且距离裂缝位置越近,挠度越大;不同裂缝深度条件下,裂缝深度越大对梁体挠度的影响就越大。梁体裂缝对应变影响的研究显示,在同一裂缝位置,应变随着裂缝深度增大而增大;同一裂缝深度,在裂缝位置的应变最大;裂缝的应变影响区域为两侧1.3 m左右,与损伤位置关系不大。     

正交异性板道砟桥面钢桁梁设计

以96 m正交异性板道砟桥面钢桁梁为研究对象,根据主桁下弦杆为拉弯构件的受力特点,设计中适当增大主桁下弦杆的竖向抗弯刚度。通过取消传统的钢混组合式道砟槽板,采用新型MMA防水体系+CAP轻质垫层+钢挡砟墙桥面系布置,减小二期恒载30%以上,有效减小了主桁用钢量。为了解决正交异性钢桥面板活载加载计算工作量大的问题,提出了正交异性板桥面系虚拟影响面加载法。钢桁梁的各项刚度指标分析结果表明:本桥具有较大的整体刚度,满足200 km/h的列车行车速度要求。结合桥址实际情况,在钢桁梁小夹角上跨既有铁路状况下,采用转体施工法进行钢桁梁架设。     

铁路重载运输条件下钢筋混凝土涵洞受力特征试验研究

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土涵洞的静、动力响应。结果表明:30t轴重货车对涵洞的作用效应超过运营列车;大轴重列车通过时,理论上小跨度涵洞的活载储备量明显不足,但实测状态良好涵洞的受力水平较低,仍具备一定的承载潜力;涵洞跨中挠度、钢筋应变与大轴重货车的轴重、邻轴距直接相关,而与列车运行速度、货车长度关系较小;实测涵顶填土厚度大于1.0m的涵洞仍受到活载的竖向冲击作用,但动力系数并未随着货车轴重的增加而明显增加,且实测列车活载在涵顶填土中的扩散范围大于按现行铁路规范计算的结果。需要对铁路涵洞动力系数、荷载分布等的计算理论开展进一步研究,以使其进一步地完善;在既有线上开行大轴重列车之前,应对涵洞进行综合评估,以确定其合理的改造范围。     

基于改进梁板结合模型的钢桁架桥设计

以蒙华煤运铁路三门峡至荆门段72 m简支下承式钢桁架梁桥为背景,指出传统梁板结合有限元模型采用刚臂方式连接虚梁和桥面系所产生的问题,并对其进行改进,提出改进梁板结合有限元模型。将两种模型在静活载作用下的杆件应力与真实情况进行对比。结果表明:传统梁板结合有限元模型的约束形式使桥面系刚度大于真实情况,造成计算出的杆件应力偏小,而改进后的梁板结合有限元模型没有增大桥面系刚度,计算出的杆件应力也与真实值吻合。     

下承式钢桁半结合桥桥面系的受力状态及改善方法

针对下承式钢桁半结合桥横梁的面外弯曲和混凝土桥面板受拉的问题，以64和96m下承式钢桁半结合桥为例，对3种现浇混凝土板施工方法桥面系的受力状态进行计算和分析比较。结果表明：采用由跨中向两端逐个节间固联纵、横梁后再浇筑混凝土板的方法，可使横梁的面外弯矩大幅度减少。据此提出预制板不设纵梁和待混凝土预制板全部上桥就位并释放横梁面外弯曲后再固联纵梁与横梁的2种施工方法。采用这2种施工方法可以基本消除一期恒载作用下横梁的面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力，如果再加上压重等措施，则可进一步消除或减少二期恒载和活载引起的横梁面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力。     

宣杭铁路埭溪桥钢板梁加固施工技术

针对铁路既有线下承式钢板梁纵横梁联接处普遍存在的纵梁腹板裂纹病害,结合宣杭铁路埭溪桥钢板梁加固工程,分析得出该处裂纹是由于设计构造细节上的缺陷以及局部应力集中等多种因素引起的疲劳裂纹。通过提高纵梁端部腹板的强度,在纵横梁联接部位栓接角钢的加固方案,改变纵梁的内力分布,改善纵梁的应力水平,提高钢桥的承载能力,并在此基础上,提出加固施工要点,可为同类病害桥梁加固设计与施工提供参考。     

大轴重运输条件下小跨度板梁静动力适应性研究

大轴重运输条件下,重载铁路小跨度梁病害损伤频繁出现,致使其承载能力和使用性能逐渐降低,安全与稳定问题日益凸显。为研究常见类型小跨度板梁在大轴重运输条件下的静动力特性,以某重载铁路12.0 m跨度低高度整体式预应力板梁(简称整体梁)和并置式普通钢筋混凝土板梁(简称并置梁)为对象,基于现场试验和数值模拟方法,开展静力性能试验、动力性能试验、承载能力分析和提速、提轴条件下动力适应性分析,探索小跨度低高度板梁在大轴重运输条件下的差异性和适用性。研究结果表明：设计静活载作用下,小跨度并置梁和整体梁均处于弹性工作状态,2种类型板梁荷载-挠度、荷载-应变等关系曲线均呈线性变化,且应变和挠度实测数据均小于理论计算值;相同静力荷载作用下,实测整体梁跨中挠度、应变等关键参数均小于并置梁,整体梁具有更大的刚度和承载能力。正常运营列车和提速、提高轴重列车作用下,整体梁横向和竖向频率分别为27.26 Hz和11.21 Hz,其自振频率较并置梁有大幅提高;同时,相同动力荷载作用下,整体梁跨中横向振幅、横向加速度、竖向振幅、竖向加速度和动力系数较并置梁均有明显降低,整体梁具有更大的横向刚度和整体稳定性,满足35.0...     

铁路箱梁装配式桥面系防撞性能试验研究

研究目的:为推动装配式结构在铁路桥梁中的应用,本文针对列车脱轨荷载作用下客货共线铁路箱梁装配式桥面系开展试验研究.为掌握新型装配式桥面系的防撞性能,设计和制备预制装配式桥面系挡砟墙和现浇挡砟墙足尺试验模型,对足尺模型开展静载试验,对比研究客货共线铁路箱梁预制装配式桥面系挡砟墙防撞性能.研究结论:(1)装配式桥面系挡砟墙...     

钢桁梁活动纵梁病害分析及整治措施

针对曹家圈黄河特大桥钢桁梁活动纵梁的铰板断裂、卡板变形,列车通过时活动纵梁长、短肢上下跳动较大的病害特点,运用有限元法模拟计算纵梁横向连接系、铰板的受力情况,分析病害形成的机理,提出解决方法及增加体外预应力约束替代铰板的具体整治措施。     

中俄同江铁路桥钢桁梁桥面系结构形式研究

研究目的:通常情况下,钢桁梁长度超过80 m时,桥面系应设置纵梁断缝,以减小桥面系参与结构主体的共同受力作用。同江黑龙江铁路特大桥中108 m钢桁梁桥面系采用纵横梁栓接先张法预应力混凝土套轨道床板的轻型桥面结构。为适应套轨道床板布置、提高轨道的平顺性及减少桥梁结构养护维修工作量,通过建立有限元模型进行对比分析,研究在该桥钢桁梁桥面系中设置连续纵梁的可行性。研究结论:(1)采用连续纵梁时,桥面系参与钢梁整体受力的作用增强,可缓解主桁特别是下弦杆的受力状态;(2)纵梁的轴拉力明显增加,从而引起横梁特别是端横梁的面外弯矩增大,水平挠度增大;(3)端节间撑架的设置,引起纵梁轴拉力小幅增加,但却大幅度减小横梁的面外弯矩及水平挠度,纵梁截面需适当增大,以适应其自身强度的需要;(4)按中、俄两国规范检算的结果表明,桥面系杆件受力满足两国规范要求,在本工程中设置连续纵梁可行;(5)本研究成果对桥面系设置连续纵梁的钢桁梁桥的设计具有一定的参考意义。     

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。     

铁路应急桥梁设计列车活载

在分析了铁路应急桥梁的特点和常用的列车活载的基础上,详细介绍了铁路抢修桥设计列车活载模式的选择,提出了世纪之交的铁路应急桥梁列车活载及其应用范围、注意事项.     

几内亚西芒杜40t轴重重载铁路专用线列车设计活载选用探讨

铁路列车荷载图示是铁路桥涵设计的重要依据和核心参数。几内亚西芒杜重载铁路专用线运行轴重40 t矿石车,其活载效应超出了我国现行设计规范的规定。为确定适用于本项目的列车活载图示,结合几内亚西芒杜重载铁路专用线的特点,在调查国内外重载铁路列车活载图示以及40 t轴重重载铁路机车及货车现状的基础上,分析对比不同列车荷载图示及40 t轴重矿石车的荷载效应,以及采用不同的活载发展储备系数对本项目投资的影响,得出40 t轴重重载铁路桥梁不宜采用ZH活载(Z=1.5)或Load Model 71(α=1.46)进行设计,可采用1.1倍的实际运营车辆荷载进行设计的结论,建议在制定40 t轴重重载铁路列车活载图示时同步开展40 t轴重重载运输条件下冲击系数的研究。     

京沪高速南京长江大桥结点受力性能分析

在建中的京沪高速南京大胜关长江大桥是1座6线铁路三主桁的六跨连续钢桁拱桥,桥面系为道碴整体桥面的多横梁体系,主桁下弦结点的构造很复杂。在全桥整体分析的基础上,对结点考虑构造细节作了更精确的局部分析。论述了结点的截取原则和范围,力边界条件、位移边界条件的施加方法,结点受力状态可能最不利活载工况的选取原则和选取方法。对结点选取5种可能最不利活载工况与恒载和风荷载组合后进行了局部分析。结果表明:局部分析可以获得结点板等部位整体分析中无法得到详细的应力分布;整体分析中与结点相连的杆端应力集中现象在局部分析中得到很大的,表明结点处加高、加厚、加强等构造措施很有效。     

设置AMD的铁路钢桥鲁棒控制研究

对设置主动质量阻尼器(AMD)的铁路钢桥在列车荷载通过时振动响应的鲁棒控制方法进行研究。建立设置AMD系统的铁路钢桥在列车荷载作用下的受控状态方程以及鲁棒控制方法,并以某铁路钢桥为工程背景,建立该铁路钢桁架桥梁的整体壳体模型以及下弦节点实体子模型,对装置AMD系统的铁路钢桥在不同车速荷载作用下使用不受控制、LQR主动控制算法和鲁棒控制算法下其位移振动响应的控制效果进行对比,并初步分析节点最大正应变的鲁棒控制效果。研究结果表明:对于设置AMD且承受不同车速荷载的铁路钢桥在使用鲁棒控制算法时,其位移响应和节点最大正应变的控制效果明显优于LQR主动控制。     

厦深铁路榕江特大桥列车运行稳定性试验研究

厦深铁路榕江特大桥为孔跨布置（110＋2×220＋110）m的钢桁梁柔性拱桥，桥面系为正交异性钢桥面系、有砟轨道，采用剪力法测试货物列车在桥上、路基、钢轨伸缩器3种不同位置的轮轨力，对货物列车运行稳定性指标进行计算分析和评判，验证了该桥梁运营的安全性；分析货物列车运行稳定性指标与速度的关系，揭示了轮对横向力、列车脱轨系数和轮重减载率的最大值随着车速的提高而增大的现象；对相同速度下货物列车通过不同轨道基础的运行稳定性指标进行比较，提出应特别重视钢轨伸缩调节器位置轨道结构的日常管养的建议；结合联调联试测试结果，对比分析货物列车和动车通过各测试工点的稳定性，结果表明动车组运行稳定性优于货物列车；试验也验证了本文设计的轮轨力标定加力架设计合理、使用方便。     

蒸养混凝土轨道板劣化机理研究

采用现场调查、取样试验(电镜、能谱、X-衍射以及压汞)分析等方法对某城际铁路少数蒸养混凝土轨道板在使用中出现早期劣化的原因进行研究。结果表明:蒸汽养护对所研究的轨道板混凝土造成了一定的蒸养热伤损,热伤损导致轨道板表层混凝土结构疏松,孔隙率明显大于内部混凝土,且表层混凝土微裂缝增多。混凝土内部膨胀性产物主要为碱-硅酸凝胶和钙矾石。高速列车的长期动荷载作用加快了轨道板混凝土中微裂纹的变化发展,使更多的环境水渗入混凝土内部。混凝土内部骨料碱-硅酸凝胶吸水膨胀反应(ASR)和延迟钙矾石形成(DEF)的共同作用是轨道板开裂的主要原因。