铁路桥梁钢筋混凝土构件抗弯设计

对我国铁路桥涵设计规范TB10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN1992—2:2005中,铁路桥梁钢筋混凝土构件受弯的承载力计算方法进行了比较。分析表明,美国AREMA的使用荷载设计法,与我国铁路规范的容许应力法概念上是相同的,但规定的容许应力小于我国规范。AREMA荷载系数设计法与欧洲规范的设计表达式相近,不同点是荷载系数设计法采用统一的强度折减系数,而欧洲规范分别采用混凝土和钢筋的强度设计值。美国规范使用荷载法较荷载系数法保守。     

铁路桥梁钢筋混凝土构件抗剪设计方法分析比较

对我国铁路桥涵设计规范TB10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN 1992-2:2005中,铁路桥梁钢筋混凝土构件受剪承载力设计方法进行了比较。分析表明,我国规范和AREMA使用荷载法的设计方法与容许应力的规定基本相同。AREMA荷载系数法采用定角桁架模型,剪应力由混凝土和箍筋共同承担,欧洲规范采用变角桁架模型,受剪承载力由箍筋屈服时剪力和混凝土压杆压碎时剪力的较小值确定。按美国AREMA使用荷载设计法和荷载系数设计法计算的构件受剪承载力基本持平。     

铁路路基浅埋式桩板结构极限状态法荷载组合与配筋设计研究

我国铁路工程设计正从容许应力法向极限状态法转轨,2019年实施的《铁路路基设计规范(极限状态法)》缺少桩板结构极限状态法设计的荷载组合和配筋相关规定。桩板结构作为应用广泛的地基处理方式,有必要研究其极限状态法设计方法,为铁路路基设计全面转轨提供基础。通过系统研究浅埋式桩板结构极限状态法与容许应力法的荷载组合与配筋设计理论,采用有限元方法对瑞九铁路典型浅埋式桩板结构的荷载组合与配筋进行计算分析对比,主要结论为：(1)浅埋式桩板结构采用铁路桥涵极限状态法与铁路桥涵容许应力法荷载组合存在较好对应关系,设计方法转轨衔接流畅;(2)铁路桥涵极限状态法计算正截面承载力控制的板配筋量比铁路桥涵容许应力法计算配筋量多出约23%,安全余度存在较大差别;(3)浅埋式桩板结构采用建筑极限状态法设计存在组合值系数不明确、板抗剪安全余度低和裂缝控制配筋量低的问题,可靠度存疑,不建议采用。     

跨越式发展中的铁路桥涵设计规范——兼谈《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3—2005)主要修订内容

回顾我国铁路桥涵设计规范的演变过程,并着重介绍2005版《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3—2005)的主要修改内容。重点是进行耐久性设计,提高混凝土梁的使用年限,以满足日益增长的铁路运输要求。     

极限状态法与容许应力法铁路大跨连续梁设计对比分析

铁路桥涵设计规范的基本理论正在从容许应力法向极限状态法转轨,通过对主跨100 m连续梁采用极限状态法和容许应力法进行正截面抗弯强度、正截面抗裂性和斜截面抗裂性等结构控制因素的对比分析,校核铁路桥涵极限状态法设计规范的适用性,并对铁路桥涵极限状态法设计规范的部分内容提出修改建议。对比结果表明:两种方法的安全储备基本接近,采用容许应力法进行设计更为保守。研究结果对铁路规范的转轨工作具有一定的参考作用。     

沙特南北铁路T梁设计

沙特南北铁路全线铁路桥梁均为20 m后张法预应力混凝土简支T梁。T梁设计采用AREMA规范、ASTM材料规范和UIC 71荷载规范等国际和美国规范,T梁设计计算采用德国SSF咨询公司的Ingenieure软件进行。详细叙述了T梁设计计算的过程。     

有轨电车线路土质路基段单元式无砟轨道结构设计

参考铁路客运专线无砟轨道计算方法,对有轨电车线路土质路基段轨道承受的荷载作用进行了分类和组合。建立了无砟轨道的"梁-板"有限元模型,采用极限状态法对车辆荷载下的道床结构进行了设计,并基于容许应力进行了安全性复核。复核结果显示,道床正截面受弯承载能力、正常使用极限状态下的道床裂缝、道床强度等均满足规范要求。     

铁路钢桥钢材容许应力取值探讨

目前我国铁路钢桥设计采用的是容许应力法,钢材的容许应力取值是设计中需要重点关注的问题。对钢材的基本容许应力需要根据板厚、稳定等考虑相应的容许应力折减,而对不同的荷载工况出现的几率又可以考虑相应的容许应力提高。在铁路钢桥的具体设计中如何合理的取用钢材的容许应力折减和提高系数,不仅关系到结构的安全,同时对钢桥设计的经济性也有较大影响,文中对现行铁路钢桥设计规范中钢材容许应力的折减和提高系数提出几点建议供探讨,为以后铁路钢桥的设计提供参考。     

超长大直径群桩沉降计算方法探讨

针对苏通长江大桥主塔超长大直径灌注群桩基础,分别采用目前国内铁路桥涵地基和基础设计规范、公路桥涵地基与基础设计规范、建筑桩基技术规范、建筑地基基础设计规范和美国桥梁设计规范中的荷载与抗力系数设计法对其沉降进行计算,然后再与大型离心模型试验沉降值进行比较,提出考虑超长桩的桩身压缩和采用荷载传递系数修正桩端附加应力的沉降计算方法,得到的理论计算值与试验值比较接近,仅相差7.8%;同时用该法所得计算值与内昆线某一大跨刚构连续组合体系特大桥超大规模高墩群桩基础的沉降试验值也比较逼近。最后讨论了现行规范中对群桩沉降计算存在的一些问题并提出一些建议。     

全预应力混凝土梁的长期变形计算

关于全预应力混凝土梁长期变形的设计计算问题,现行TB10002.3—99《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中尚无明确条款。对此,基于大型商用软件SOFISTIK的计算结果,重点研究了预应力度、混凝土强度等级以及综合配筋指标等设计参数对全预应力混凝土梁长期变形的影响,指出按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(2002送审稿)》和现行GB50010-2002《混凝土结构设计规范》的计算结果偏于不安全。提出了全预应力混凝土梁的长期变形增长系数需按混凝土龄期分时段取值的设计建议。     

铁路路基地基处理极限状态法试设计分析

我国铁路工程地基处理技术目前还停留在容许应力法的设计阶段,这种方法在设计过程中计算简便,积累了多年的设计经验,已经形成了稳定可靠的设计体系。但容许应力法无法反应各种因素对路基安全的真实影响程度,存在一定的局限性,制约地基处理技术的发展与应用。随着现代化铁路的建设和科研水平的不断发展与进步,我国铁路行业编写了极限状态法设计暂行规范。通过运用两种不同设计方法,对实际工点进行复合地基承载力、复合地基工后沉降、整体稳定性计算,并对计算结果进行比较,提出两种设计方法的优缺点以及向极限状态法转变的可行性与必要性,为铁路路基极限状态法设计暂行规范中地基处理部分的修改完善提出相关建议。     

Q500qE高强钢压杆稳定研究北大核心

Q500qE高强钢目前已经在一些大跨度钢桥中被采用,然而我国钢桥设计规范中并未给出关于Q500qE高强钢压杆稳定的设计要求。我国现行TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中受压杆件设计是按容许应力法,考虑长细比、钢材级别、截面类型、残余应力等因素的影响以稳定系数进行承载力折减。基于这些影响因素,对Q500q E高强钢的稳定进行了系统的数值研究,并与各国规范进行了对比。     

Q500qE高强钢压杆稳定研究

Q500qE高强钢目前已经在一些大跨度钢桥中被采用,然而我国钢桥设计规范中并未给出关于Q500qE高强钢压杆稳定的设计要求。我国现行TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中受压杆件设计是按容许应力法,考虑长细比、钢材级别、截面类型、残余应力等因素的影响以稳定系数进行承载力折减。基于这些影响因素,对Q500q E高强钢的稳定进行了系统的数值研究,并与各国规范进行了对比。     

混凝土收缩徐变作用下超长桥建合一结构温度效应的计算方法对比研究

为了研究混凝土收缩徐变和环境温差的共同作用对超长桥建合一铁路车站结构温度效应的影响，提出超限应力面积比作为衡量温度应力导致楼板开裂损伤的评价指标。利用ABAQUS软件建立铁路车站实体模型，分析在混凝土收缩徐变和环境温差共同作用下结构的应力状态。结果表明：考虑不同的混凝土收缩和徐变的计算方法，在外界环境温差降低的情况下，按TB 10002—2017《铁路桥涵设计规范》计算的结构梁、板应力最大，按GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、JTG 3362—2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》和TB 10092—2017《铁路桥涵混凝土结构设计规范》计算的结构梁、楼板应力基本接近，其均值分别为TB 10002—2017相应计算值的49%、52%；按TB 10002—2017计算的超限应力面积比最大，按TB 10092—2017计算的超限应力面积比最小。     

铁路桥梁正常使用极限状态可靠度校准研究

分别以现行容许应力法规范、试行极限状态法规范和欧洲规范为依据,对某铁路工程预制后张法简支T梁的正截面抗裂性和桥梁刚度进行验算,从而对3种规范在正常使用极限状态下的可靠度进行比较,得出3种情况下的安全储备大小顺序:欧洲规范现行容许应力法规范试行极限状态法规范,并对试行极限状态法规范提出建议。     

“建桥合一”式高架车站多遇地震水平抗震性能研究

《城市轨道交通结构抗震设计规范》规定,对于高架车站承受列车荷载的结构按《铁路工程抗震设计规范》抗震设计,非承受列车荷载结构按《建筑抗震设计规范》抗震设计。"建桥合一"的高架车站存在各规范对年超越概率、反应谱定义方式和参数取值以及强度验算指标规定不统一的问题,给设计工作带来困扰。结合工程实例,对多遇地震水平各规范应用中的设计水准以及强度指标相对安全性进行分析。研究表明:在多遇地震情况下,《城市轨道交通结构抗震设计规范》设计水准以及反应谱峰值远高于《建筑抗震设计规范》和《铁路工程抗震设计规范》;在强度验算方面,以《铁路工程抗震设计规范》的容许应力为验算标准更为安全,并在工程实例分析中得到验证;地铁高架车站多遇地震水平的强度验算过程可简化为采用《城市轨道交通结构抗震设计规范》进行地震动输入、直接采用《铁路工程抗震设计规范》进行强度验算。     

关于广珠城际桥梁设计采用极限状态法的探讨

本文结合广珠城际轨道交通桥梁设计具有轻轨、地铁和铁路网的特点，分析了国内外桥梁设计规范极限状态法的各项基本技术参数取值，通过实例对不同设计计算方法进行比较，阐明广珠城际桥梁设计不仅可以采用容许应力法，还可以采用极限状态法，并提出广珠城际桥梁荷载分类与组合形式。     

基于极限状态法的高铁桥上双块式无砟轨道配筋设计研究

为使我国铁路设计技术更好地与国际设计方法接轨,针对高速铁路桥上双块式无砟轨道结构,依据Q/CR9130-2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》,结合有限元和数值计算的方法,运用极限状态法对道床板和底座进行配筋设计研究。结果表明:极限状态法中正常使用极限状态计算弯矩结果与容许应力法基本一致,承载能力极限状态计算结果较大;道床板和底座极限状态法的配筋数量略低于容许应力法。     

容许应力法与极限状态法铁路桥墩设计对比分析

校验《铁路桥涵极限状态法设计暂行规范》(Q/CR 9300—2014)的适用性,以现行的铁路工程建设通用参考图《时速350 km客运专线铁路圆端形实体桥墩》(通桥(2009)4301—Ⅰ)为例,对墩身截面偏心、强度及稳定性等控制因素进行容许应力法与极限状态法对比分析。对比结果表明两种检算方法的安全储备是一致的,极限状态法规范所拟订的荷载分项系数也是合理、适用的。     

侧向撞击作用下U形梁抗倾覆稳定性与失效模式

在对国内外相关规范关于桥梁抗倾覆稳定性计算方法与脱轨荷载调查分析的基础上,计算了U形梁在保持抗倾覆稳定性下的最大侧向碰撞荷载,对比了欧洲规范EN 1991-1-7:2006和TB 10002-2017《铁路桥涵设计规范》中U形梁的抗倾覆稳定性计算式。基于有限元分析方法对腹板侧向承载力进行仿真分析,明确了U形梁在侧向撞击作用下的失效模式。研究结果表明:2种规范计算得到的最大侧向碰撞荷载有所差异,但均大于3.5 MN;列车脱轨情况下的脱轨荷载模式和作用位置对U形梁抗倾覆稳定性的影响显著;U形梁跨中区域加载侧的底板和腹板在侧向位移加载模式下发生了大面积塑性损伤,腹板还发生了明显的侧向变形;U形梁在侧向撞击作用下的失效模式表现为腹板侧向承载力达到极限而发生破坏,通过拟静力分析确定U形梁腹板侧向极限承载力为1.5 MN,结构整体不会倾覆失稳。在设计和使用阶段应对U形梁腹板的损伤和承载力评估予以重点关注。