基于实测和CA模型的大跨桥梁车辆荷载模拟

车辆荷载对于大跨公铁两用桥梁和大跨公路桥梁的使用性与安全性均有显著的影响。与中小跨桥梁相比,大跨桥梁交通容量可观,车辆在过桥中加减速和车道变化的概率较大,车辆荷载在桥梁的分布状态极为复杂。目前的交通荷载实测系统对车辆过桥全过程中的位置及速度变化不能提供详细的信息,为此,建立融合实测交通信息和元胞自动机（CA）模型的大跨桥梁车辆荷载模型,考虑不同区域车型构成特征,交通规则、车道设置和驾驶行为。依据河北一处重载路段的交通实测数据,分析不同交通服务水平下一座大跨斜拉桥静力荷载随时间和空间的分布特征,并通过与规范设计荷载值进行比较对荷载效应进行评价。     

高铁天兴洲长江大桥 三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术荣获2013年度国家科技进步一等奖

<正>2014年年初,在国家科学技术奖励大会上,由中国中铁大桥局集团牵头、国内七家单位共同完成的"三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术",荣获2013年度国家科技进步一等奖。"三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术"依托天兴洲长江大桥建造研究并成功运用。该桥是继武汉、南京、九江和芜湖四座公铁两用长江大桥后,我国桥梁建设史上的又一座里程碑。     

大跨度公铁两用斜拉桥动力特性分析

以某公铁两用斜拉桥为研究对象，借助空间杆系有限元方法，用等效格子梁来模拟公路与铁路正交异性板钢桥面，建立了公铁两用斜拉桥的动力分析模型；分别用桥梁动力分析程序BDAP及通用软件ALGOR计算了该斜拉桥的空间自振特性，两者取得较好的一致，在此基础上，对该公铁两用斜拉桥的动力特性进行分析。     

高速列车作用下的芜湖长江大桥车桥耦合振动分析

由于高速铁路对桥梁竖，横向刚度要求较高，过去的桥梁设计方法已不再适应其需要，公铁两用桥则在构造上呈现公路与铁路桥梁的优势互补，为考察公铁两用大跨度桥梁在高速铁路上的适用性，本文分别选取我国自行研制的时速200km.h^-1的动力集中式电动车组和德国ICE高速列车，在相应的线路条件下，分析了高速列车通过芜湖长江大桥时的车桥耦合振动响应，说明该桥作为公铁两用桥，其吟咏屯它具有较大的竖，横向刚度，能够满足高速列车运行的安全性及舒适性，并建议在各类交通规划时应当充分考虑公铁两用桥方案。     

大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥车桥耦合效应及影响参数研究

"抱轨"行驶是跨座式单轨交通的一个显著特点.针对单轨列车与双层桥面钢桁梁斜拉桥的车桥耦合动力性能,以主跨468 m牛田洋大桥为工程背景,基于ANSYS及SIMPACK等软件建立车桥空间耦合动力模型开展联合仿真,研究不同行车速度、不同列车特性下的车、桥动力响应,并对行车安全性等进行了评估.研究结果表明:列车在通过桥梁时的竖向动力效应较弱,位移冲击系数约在1.1以内,且桥梁竖、横向位移响应均与车速无显著联系;竖向位移随过桥车辆数目的增加而增大,横向位移在单线行车时明显大于双线对开工况;桥梁与车体振动加速度均随车速递增,且车体横向振动程度大于竖向;跨座式单轨列车在列车正常行驶速度100 km/h以内通过该大跨度斜拉桥时,桥梁的动力性能优良,桥上列车具备良好的乘坐舒适性.     

槽形主梁非对称式独塔斜拉桥车桥耦合分析

以某大跨度采用槽形主梁的非对称式独塔斜拉桥为工程背景,建立由斜拉桥和桥上通行列车组成的空间耦合振动分析模型,在建立槽形主梁模型时采用槽形薄壁梁段有限元法。根据势能不变值原理及形成桥梁结构矩阵的"对号入座"法则,导出该车桥系统的空间振动矩阵方程,计算CRH2列车以不同速度通过该桥时的桥梁及车辆振动响应,并对不同车速下桥梁响应的变化规律进行研究。计算结果表明:采用槽形主梁的非对称式独塔斜拉桥具有足够的横、竖向刚度,CRH2列车以不同速度驶过桥梁时,各项振动响应输出值均在限值以内,桥梁整体动力性能良好,列车过桥时的走行性亦能很好地满足。     

高速列车与跨线斜拉桥耦合气动效应研究

将空气流场视为黏性、可压缩的非定常流,对高速列车和跨线桥梁模型进行适当简化,以沪昆线上某（112＋80＋32）m预应力混凝土独塔斜拉桥为例,基于大型计算流体力学软件Fluent,采用滑移网格法建立高速列车和跨线斜拉桥流场计算模型。分析了列车以350km／h速度从斜交跨线斜拉桥下穿过时,桥梁底面压强分布情况。通过积分换算出列车气动效应对桥梁产生升力、阻力和扭矩时程。将该气动力时程施加至斜拉桥空间动力模型,研究运营阶段斜拉桥动力响应。研究表明,高速列车尾流对斜拉桥的气动力作用大于列车头,列车正上方梁体所受气动力最大;列车风对运营阶段斜拉桥影响极小,可忽略不计;若跨线桥为质量惯性较小的钢桥,列车气动力对其影响仍需进行相应研究。     

列车制动和运行下大跨度公铁两用斜拉桥纵向振动分析

列车运行作用下斜拉桥不仅发生竖向振动,也发生纵向振动;当列车在斜拉桥上制动时,作用于结构上的制动力使其发生纵向振动。以公铁两用斜拉桥为研究背景,根据相关文献计算公式获得列车制动力,分析列车制动作用下斜拉桥动力响应;采用移动荷载模拟列车运行作用,研究列车运行作用下结构动力响应;利用非线性动力时程分析方法,对黏滞阻尼器参数进行敏感性分析,探讨塔梁间设置黏滞阻尼器对列车制动和运行作用下结构动力响应的影响,并与未设置黏滞阻尼器的情况进行比较。结果表明,当斜拉桥塔梁间无纵向连接时,结构响应受列车运行速度影响较大,斜拉桥可能发生纵向共振,结构响应显著增大;塔梁间设置黏滞阻尼器能有效控制列车制动和运行作用下斜拉桥纵向振动响应。     

三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术

同类桥梁之最 天兴洲大桥是世界首座双塔三索面公铁两用斜拉桥,在当今世界同类型大桥中拥有"跨度、速度、荷载、宽度"4项第一:它的斜拉桥主跨504米,比目前已建成的丹麦厄勒海峡大桥(主跨490米)还长14米;可以同时承载2万吨的荷载,荷载量最大;可满足列车250公里的运行时速要求;主桁宽度30米,为同类桥梁之最.     

列车重量、速度、密度的关系与铁路运营效率

列车重量、速度、密度概述及指标现状 列车重量，是指机车牵引重量，即车列的自重和载重之和，也称为列车总重或牵引总重。列车平均总重，是指一定时期和一定范围（全路、路局等）内，平均每一本务机车公里所完成的总重吨公里数。列车平均载重，是指平均每一本务机车公里所完成的货物吨公里数。列车平均总重和载重，不仅与列车重量标准有关，而且与运量结构、车辆类型、空率大小和组织水平等因素有关。     

公铁平层宽幅钢箱梁桥面车致局部振动研究

公铁平层布置桥梁由于桥面板较宽，列车引起的桥面板局部振动可能影响公路车辆的响应。本文通过建立桥梁局部板壳单元有限元模型，分析列车荷载通过桥梁时的桥面板响应，讨论列车引起的局部振动在横桥向、纵桥向的分布以及对公路车道的影响。结果表明：列车轨道附近桥面板节点的竖向速度与加速度有显著提升，随着节点位置远离列车轨道，竖向响应迅速衰减；列车荷载作用下竖向响应影响范围约为列车中心线附近5 m的区域；列车通过桥梁时最靠近列车线路的公路车道响应频谱分析中并未观察到桥面板局部振动的高频部分，认为列车引起的局部振动对公路车辆的影响有限。     

芜湖长江大桥主跨312m斜拉桥刚度分析

芜湖长江大桥主航道180m 312m 180m矮塔斜拉桥结构，其竖横向刚度标准取值是本桥设计关键问题之一和需要首先解决的难题，合理与否直接关系到芜湖长江大桥工程可行性，造价，设计行车速度等，同时对今后更大跨度桥梁结构设计有直接影响，本文在结合分析国内外有关桥梁工程实例，设计规范等基础上，通过桥梁动力特性及列车走行性分析，全桥模型试验和实桥行车试验，研究了本桥刚度问题，研究表明大跨桥梁刚度参数的确定与中小跨桥梁有很大不同，不宜用某一限值来表达，评价其刚度合理与否，需要以实际运行列车为对象，针对具体设计方案进行列车过桥时的车桥耦合振动响应分析，通过桥梁振动特性，列车运行安全性，平衡性和乘车舒适性等指标综合判断，同时在分析速度范围内，芜湖长江大桥主跨312m斜拉桥刚度是足够的，既能保障行车安全，也能满足平衡性和舒适性要求，并具有一定的安全储备。     

城市轨道交通简支箱梁桥结构振动特性分析

研究目的:针对列车过桥时简支箱梁桥所发生的结构振动问题,本文总结分析以往利用SIMPACK软件建立的仿真模型,并基于多体动力学与有限元法,提出一种轮轨耦合仿真实现方法,据此建立城市轨道交通车桥耦合振动分析模型,进而从时域和频域两个方面对列车过桥时箱梁结构振动特性进行分析,以期为城轨高架箱梁桥的减振设计提供参考。研究结论:(1)列车以40 km/h的速度过桥时,箱梁翼板的竖向振动最强烈,其次为腹板,且箱梁的竖向振动较之横向振动更为剧烈;(2)列车速度增加不仅会增大箱梁的变形,也会使箱梁受到更大的冲击能量;(3)列车低速过桥时,40 Hz以下的低频模态对箱梁局部振动贡献较大;高速过桥时,基频模态对箱梁局部振动贡献最大,且车速增加容易激发箱梁更高阶的模态,致使箱梁局部振动加强;(4)本文轮轨耦合方法不仅适用车桥间的耦合,也适用于车辆与大地或其他轨道结构间的耦合。     

快速复合方法加固铁路桥梁的力学性能研究

研究目的:针对既有线32 m简支T型梁桥在列车提速时横向刚度不足、振幅过大以及重载列车过桥时承载力不足的问题,提出通过预制混凝土横隔板及体外预应力钢绞线对桥梁进行横向和纵向复合快速加固方法,通过ANSYS和多体动力学软件UM(Universal Mechanism)进行桥梁加固前后静力性能以及车桥耦合动力性能分析。研究结论:(1)提速列车过桥时主要问题是横向振幅过大,而横向加固能够有效提高梁体的横向刚度,使桥梁的横向一阶、扭转一阶自振频率显著提升,减小列车过桥时的动力响应;(2)重载列车过桥时主要问题是承载力不足,竖向挠度过大,竖向加固在提高承载力和竖向一阶自振频率的同时,会导致梁体的横向自振频率变小,需在纵向加固同时进行横向加固;(3)证明了车桥系统共振理论推导公式计算结果的正确性以及桥梁加固后发生共振时桥梁的安全性;(4)加固后桥梁能够满足提速列车以及重载列车运营要求;(5)此加固方法适用于工期紧张且不能中断运营的铁路既有简支桥梁的加固。     

公铁两用斜拉桥竖向挠度的长期监测与分析

以黄冈公铁两用大桥2015年前3季度主梁竖向挠度和温度的监测数据为对象,研究公铁两用斜拉桥主梁竖向挠度在温度、列车荷载和汽车荷载下的变化规律,重点讨论温度挠度与主梁的相关性、温度挠度的空间相关性以及列车挠度的概率统计特性。分析结果表明:1)温度挠度与主梁温度之间存在较强的线性相关性。边跨跨中、主跨1/4跨、主跨跨中和主跨3/4跨随着温度升高呈下挠趋势;相应地,辅助跨跨中随着温度升高呈上拱趋势;2)辅助跨跨中、主跨1/4跨、主跨3/4跨与主跨跨中的温度挠度具有较强的空间线性相关性。辅助跨跨中挠度与主跨跨中挠度变化趋势相反,主跨1/4跨和主跨3/4跨的挠度与主跨跨中挠度变化趋势相同;3)列车挠度与主梁温度之间没有明显的相关性,可以采用t Location-Scale分布函数描述列车挠度实测数据的概率密度统计特性。     

大跨度轨道桥梁在地震及列车荷载作用下的动力响应分析

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,通过建立地震荷载作用下车-轨-桥系统的动力响应分析模型,以跨越长江的武汉天兴洲公铁两用斜拉桥为研究对象,运用计算机仿真的方法,模拟了列车在不同强度和频率正弦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地震发生时车辆与桥梁结构动力响应的影响,以脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力作为评价标准,给出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,可供轨道桥梁抗震设计时参考。     

芜湖长江大桥钢梁细节疲劳强度的研究

芜湖长江大桥是中国20世纪末修建的跨度最大，规模最大的公铁两用新型桥梁，设计中采用了一系列新技术－新结构，新材料，新工艺，本文作为芜湖桥关键技术研究项目之一，对钢梁疲劳设计方法以及对重要构造细节疲劳试验研究予以介绍，包括一般理论，芜湖桥研究采用的设计理论和方法，所进行的大吨位疲劳试验，试件破坏的形态描述和所得到的疲劳试验结果，该研究成果及时提供给大桥设计者，保证了大桥的设计质量和建设工期，并被纳入2000年公布;实施的《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002．2－99。     

大跨度轨道桥梁在地震及列车倚载作用下的动力响应分析

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,通过建立地震荷载作用下车-轨-桥系统的动力响应分析模型,以跨越长江的武汉天兴洲公铁两用斜拉桥为研究对象,运用计算机仿真的方法,模拟了列车在不同强度和频率正弦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地震发生时车辆与桥梁结构动力响应的影响,以脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力作为评价标准,给出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,可供轨道桥梁抗震设计时参考。     

基于桥梁基准有限元模型的列车-桥梁空间耦合振动分析

以武汉天兴州公铁两用大桥为研究背景,基于大桥通车前环境振动试验得到的模态识别参数对依据设计图纸建立的桥梁初始有限元模型进行修正,建立反映桥梁真实动力行为的基准有限元模型。基于该基准有限元模型,建立大桥列车—桥梁空间耦合振动方程,采用模态综合法,进行单线行车、双线并行和双线对开工况下的列车—桥梁空间耦合振动分析,并对车辆运行的舒适性和安全性进行评估。结果表明,在上述各工况下,列车通过该桥时,车辆的各项动力学性能指标值均满足规范规定要求,列车行驶的安全性和平稳性均较好;桥梁中跨跨中最大横向位移为1.52 cm,最大竖向位移为10.5 cm,相应的竖向、横向挠跨比分别为1/4 800和1/33 158,均满足铁路桥梁检定规范要求,说明该桥具有足够的横向和竖向刚度。     

芜湖长江公铁大桥强箱弱桁组合结构钢主梁悬臂架设技术

商合杭高铁芜湖长江公铁大桥为世界首座高低矮塔公铁两用斜拉桥.因跨度大、重载线路多、塔矮索平等因素,大桥采用了强箱弱桁组合结构钢主梁.根据主梁结构特点和安装难点,提出除主塔墩顶节段外,其余节段采用悬臂架设的总体安装方案.区别于同类常规的悬臂架设技术,芜湖长江公铁大桥钢主梁安装采用800t变幅式架梁吊机站位于上层公路梁、先...