路堤式U型结构有限元分析

研究目的:由于城际轨道交通、客运专线等高速铁路穿越经济发达地区,铁路用地紧张,轨道对路基工后沉降的要求较高。路堤式U型结构既能节省用地,同时又能提高路堤的稳定性,降低路基的工后沉降,为地质条件较差的平原区修建城际轨道交通、客运专线等高速铁路路基提供借鉴。研究结论:通过对路堤式U型结构的受力和变行规律分析,得出了底板和边墙的应力应变随结构高度和厚度的变化规律。底板和边墙的X轴方向弯矩是控制弯矩,底板弯矩的最大值在边墙处,边墙弯矩的最大值在底部。路堤式U型结构的整体稳定性较高,变形较小,能够有效控制路基变形。     

某下穿铁路U形槽结构设计及数值分析

以某下穿铁路U形槽工程为例,在传统解析算法的基础上,利用FLAC3D软件对其进行数值分析研究。解析方法:将边墙按悬臂挡墙考虑,底板按弹性地基梁考虑,并对其结构抗浮稳定性、地基承载力和边墙底板强度进行验算;数值分析:利用FLAC3D软件对U形槽、土体和水位等进行建模和计算,得到U形槽结构的位移及内力云图。结果显示,两种方法得到的地基反力和结构内力变化规律具有较好的一致性,只是数值存在一定的差异。     

封闭式路堑U形槽结构的设计和计算

结合某公铁立交工程的封闭式路堑U形槽结构的特点和地质、水文条件,探讨了基于弹性地基梁的底板支反力的计算原理和方法,分析了封闭式路堑U形槽结构边墙和底板的受力特点,研究了其内力分布规律和配筋计算,为该结构推广应用提供技术参考。     

U型槽结构设计与分析

研究目的:对新型支挡结构U型槽的结构设计进行探讨,重点解析U型槽设计中的理论计算模型、荷载、配筋以及结构施工图等关键技术问题,集中解决U型槽结构设计中的重点与难点,以为从事铁路设计的工程人员提供参考.研究结论:目前按弹性理论对U型槽结构进行分析是较为普遍而且可行的做法;分析时应合理考虑各荷载及其组合工况;宜按单筋梁进行设计,对易出现应力集中的断面应采取必要的构造措施进行加强处理;除配置受力钢筋外,还应合理的配置箍筋和分布钢筋,在控制截面需布置必要的加强钢筋;在不良地质地段U型槽可与其他工程措施并用,以满足设计要求.     

城市轨道交通节段拼装式双U型-箱型连续梁桥静力试验研究

以上海轨道交通17号线为工程背景,研究节段拼装式双U型-箱型截面连续梁桥的静力特性。结果表明:双U型-箱型截面连续梁桥的结构变形、截面应力与理论预测基本一致;U型梁截面应变沿梁高近似呈线性变化;静力加载作用下U型梁截面应力横向分布基本均匀,底板存在较弱的剪力滞效应。     

公路下穿式立交引道U形封闭式路堑结构的设计

结合北同蒲改建铁路忻口站公路封闭式路堑的设计 ,介绍U形钢筋混凝土封闭式路堑设计的方法。封闭式路堑设计时将底板视作弹性地基梁进行内力和变形计算 ,采用共同变形理论 ,将地基假定为半无限弹性体 ,用弹性理论来计算地基的沉降 ,从而确定U形底板所受地基反力的大小及分布规律 ,以此确定底板和边墙的结构尺寸及配筋     

双排桩基悬臂式挡墙受力及变形特征研究分析

研究目的:悬臂式挡土墙是一种轻型支挡结构,具有外观形式好、地基承载力要求不高等特点,在工程建设中得到广泛应用,但其使用高度、使用条件等方面受限制,为充分发挥其结构的优势,本文提出一种双排桩基悬臂式挡土墙结构,大大拓展了其应用范围,有效揭示双排桩基悬臂式挡土墙的受力及变形特征,对推广应用具有重要意义。研究结论:(1)桩基内力分布规律:内桩弯矩极值位于锚固点处,外桩弯矩极值位于桩顶处,内桩与外桩剪力极值均位于锚固段附近;(2)挡墙底板内力分布规律:底板横向剪力极值位于底板与内桩、外桩、悬臂段连接处附近,横向弯矩极值处于底板横向跨中偏内桩处以及悬臂连接处;底板纵向剪力极值位于底板纵向桩基连接处,纵向弯矩极值位于底板纵向桩基连接处以及跨中处;(3)该组合结构变形特征:在列车荷载及填料荷载的共同作用下,结构最大水平位移发生在悬臂顶部,结构水平位移主要为桩基和悬臂段的挠曲变形,其中桩基挠曲变形占比相对较大;(4)该研究成果可为类似收坡加固工程提供参考。     

高速铁路悬臂U形路基结构型式优化分析

为解决高速铁路悬臂U形路基结构型式优化问题，确定更为合理、可靠的悬臂U形路基结构型式，采用结构力学分析和弹性地基梁理论，开展趾板长度、侧壁板高度、倾角及截面形式等因素对悬臂U形路基承载性能影响规律分析，提出关键性控制指标的确定方法，为悬臂U形路基结构优化设计和工程应用推广奠定基础。分析结果表明：相较于传统放坡式路基，悬臂U形路基占地面积减小约60%,尤其适用于场地狭小、征地相对困难地段；墙趾长度是影响悬臂U形路基底板内力和变形的关键性指标，优化设计中的墙趾板长度应使底板同悬挑路肩等宽；侧壁板角度同槽内填土土压力大小和分布直接相关，设计中宜采用内表面直立、外表面倾斜、高度不超过6 m的变截面侧壁板。     

地下水路堑段槽型挡土墙设计若干问题的探讨

对于地下水路堑段槽型挡土墙,铁路设计人员一般采用边墙简化为悬臂梁、底板简化为弹性地基梁的结构计算模型。一个整体结构简化为两个分离的构件,计算模型本身存在一定的缺陷,一些设计者对此不甚了解;在边墙土压力计算理论的选择、边墙外侧活荷载侧压力的计算、抗浮措施的确定、抗浮稳定安全系数的选取、地基压缩模量的选用等方面也存在疑惑。通过多个荷载组合工况的内力及位移计算,结合国内外标准的有关规定,探讨了结构计算模型的合理性以及弥补其缺陷的措施,提出了设计参数选取的优先方向,得出如下结论:在地下水位较高时,弹性地基梁链杆出现负反力是其最大的缺陷;边墙位移小于产生主动土压力所需位移,土压力计算采用静止土压力更为合理,同时可以减小链杆负反力,弥补弹性地基梁模型缺陷;边墙外侧活荷载宜按非主可变荷载单独计算其侧压力,不宜合并入土压力;抗浮优先考虑底板外延方式;抗浮系数在限制结构重要性系数不小于1.0的条件下取1.05;弹性地基梁模型对地基压缩模量取值不敏感。     

不对称U型梁空间仿真分析

以在建城市轨道交通高架桥为研究背景,分别建立了平面杆系和空间有限元模型,对不对称U型梁的空间受力行为进行了有限元分析,研究了U型梁在主力荷载、附加力荷载等作用下的结构变形和应力分布情况。结果表明,不对称U型梁具有明显的空间受力特征,不满足"平截面假定",底板横向应力的影响不可忽略,结构设计时需要考虑构造措施。     

高速铁路轨道板沉降与水平偏位机械复位技术

高速铁路的安全运行对轨道的线性要求十分严格,但随着我国高速铁路的大量建设,轨道板沉降现象时有发生。结合郑徐高铁某段路基沉降与水平偏移工程,简单分析位移偏差原因,提出并设计针对高铁无砟轨道板沉降和水平偏位的机械式双向偏位复位体系,体系包括由底座、提升分配梁、提升吊杆、顶升千斤顶组成的竖向提升体系和水平反力支座、水平复位千斤顶组成的水平复位体系两部分。介绍工程中的复位控制单元划分方案和同步位移控制方案,单元划分方案中采用单元重叠、二次加载方法解决了单元相交部位受力影响的难题;位移同步控制采用PLC自动位移同步控制系统。给出该体系实施过程中吊杆提升力、吊杆锚固部位底板冲切承载力、横梁支承部位轨道板局部受压的计算方法,方案在郑徐高铁工程中成功实施,为铁路轨道板偏移复位提供新的技术思路。     

市域铁路路基地段双块式无砟轨道结构设计

我国市域铁路的建设尚处于起步阶段,需要对160 km/h速度的市域铁路设计标准和轨道结构进行相关研究。依托北京新机场线工程实践应用,着重研究了双块式无砟轨道结构在160 km/h市域铁路路基地段的稳定性和安全性,基于极限状态法计算了多种荷载组合下的受力情况,并对道床板和底座板进行了配筋设计和裂缝检算。研究表明:①160 km/h速度条件下,路基地段轨道结构各动力响应指标均在限值范围内,车体脱轨系数和轮重减载率指标数值均较小,能够保证轨道结构的稳定性和列车行驶的安全性。②温度作用对道床板和底座板的受力影响较大,在设计荷载中占据主导因素。③道床板和底座板底部纵向弯矩均在荷载偶然组合作用下达到最大值,配筋时应以裂缝宽度为控制指标进行设计。     

土工格栅减小路堤支挡结构土压力的理论分析

研究目的:本文研究土工格栅减小路堤支挡结构土压力的工程技术,并探讨理论计算方法。研究方法:从力多边形出发,假定土工格栅同时发挥其抗拉强度,采用理论分析的方法进行土工格栅减小路堤支挡结构土压力的工程技术研究。研究结果:通过理论分析,获得了土工格栅减小路堤支挡结构土压力的理论计算方法。研究结论:本文提出的加设土工格栅路肩式桩板墙上破裂角与主动总土压力计算方法简单,具有较强的实用价值;对于较高的路肩式桩板墙可采用在填料中铺设土工格栅的方法减小土压力,进而减小桩身截面与挡土板厚度;填料宜采用不易风化的硬质岩石材料;土工格栅的铺设位置应在填方下偏中上部,具体应按其抗拉强度与破裂面内填料提供的摩擦阻力来确定;建议今后应在其布置、间距、变形特性等方面作进一步研究,使得实际与理论更相符合。     

石济客运专线预应力混凝土槽形梁设计研究

在铁路车站附近,为了减少两端线路路堤高度,降低工程投资,同时能够满足跨越的立交道路及河流防洪要求,可以采用建筑结构较低的下承式桥槽形梁结构形式。以新建石家庄至济南铁路客运专线工程跨越禹王路的工点槽形梁结构为背景,通过有限元软件进行结构分析计算和设计优化,介绍双线铁路槽形梁结构的设计研究分析以及对槽形梁的空间结构计算、空间动力特性及车线桥耦合动力分析,综合考虑槽形梁弯剪扭综合效应以及箱形边主梁截面的空间变形。目前槽形连续梁在高速铁路工程中的应用均较少,缺乏具体的经验和理论公式,解决此技术难题为类似桥梁设计工作提供重要参考。     

兰新铁路西宁站弹性边界条件钢结构楼梯设计研究

针对目前大型火车站常用的大跨度钢楼梯结构采用独立计算模型与站房结构联合计算模型进行分析对比,揭示了楼梯结构在考虑支座复杂边界条件下杆件内力及自振特性的差异。结果表明,支座刚度对楼梯结构的内力及自振特性影响显著,是结构设计中不可忽略的重要因素。同时,建议类似工程楼梯结构设计应采用与主体结构联合分析的方法,以获得在复杂边界条件下楼梯结构真实的力学响应。     

广珠城际轨道交通梁端轨道结构受力变形分析

广珠城际轨道交通是我国第一条设计时速200km的城际铁路,全线基本以桥梁为主,桥上采用CRTSI型板式无砟轨道,因梁端转角及位移的存在,梁端轨道结构受力及变形均发生变化。通过梁端轨道结构受力变形分析,研究广珠城际梁端转角与梁端轨道结构的适应性,通过建立梁端位移与无砟轨道结构受力和变形相互影响的计算模型,对广珠城际梁端无砟轨道结构进行受力检算,对扣件系统进行受力分析,找出梁端转角对轨道结构形式的影响,为类似项目的设计提供经验。     

板式轨道结构分析计算的两种方法

板式无碴轨道是一种新型的轨道结构型式,越来越多地应用于高速铁路和客运专线.但是,我国无碴轨道结构计算理论还不完善,不能满足当前高速铁路和客运专线无碴轨道应用的需求.分别采用叠合梁法和有限元法,对板式轨道在荷载作用下的竖向位移和内力进行了分析,并通过MATLAB编程实现,计算结果符合无碴轨道结构的基本原理.通过对比分析,发现两种方法所得计算结果相差不大,均可满足工程要求.     

爆破荷载下岩质直立边坡预应力锚板墙动力响应机理

以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程开挖形成的岩质直立边坡为原型,利用FLAC3D软件建立数值计算模型,分析预应力锚板墙边坡支护结构在不同开挖位置的爆破荷载作用下的动力响应特性。在此基础上,讨论锚杆预应力大小、爆破峰值荷载和锚固段长度几种参数对于支护结构受力状态和结构变形的影响。计算结果表明:爆破作用下锚杆轴力增量分布与静力作用下相似,并且锚杆轴力增量和板墙位移都在边坡中部达到最大,而上下位置较小。对比锚杆轴力增量和板墙水平位移增量的数值模拟和理论计算结果,验证了板—锚结构之间存在的变形协调现象。通过各种影响因素的计算结果分析得到了岩质边坡预应力锚板墙支护在爆破作用下的动力变化规律。     

高速铁路隧道无砟轨道上拱整治技术研究

近年来,我国交通建设迅猛发展,复杂艰险山区铁路隧道工程规模庞大,为降低维修养护成本,满足高速铁路运营安全及乘客舒适度的需要,隧道内采用大量的无砟轨道结构,但仰拱施工仍然延续以前的施工生产模式,时有隧底积水、虚砟、欠挖等施工质量缺陷,导致无砟轨道结构开裂、上拱、下沉等病害,严重影响列车运营安全。依托某运营高速铁路隧道,为解决无砟轨道结构上拱的病害,采用现场调查、物探及钻探验证的方法,查明仰拱及填充厚度不足、隧底积水是导致病害段轨道几何位移的主要原因;根据病害段实际情况,采取限速45 km/h、锚杆加固隧道边墙、切断钢轨及道床板(保留支承层)后,设置短轨并利用两端既有的道床板支承层及仰拱填充架设钢垫梁,分段拆换仰拱、填充及支承层,分段现浇道床板,恢复轨道结构,实现隧底病害的彻底整治。