对通行高速列车的铁路桥梁的粗略评估

铁路桥梁在高速列车作用下会产生共振现象.采用积分变换的方法分析了桥梁的基本理论模型,估算了自由振动的幅值;同时给出了可能引起共振的临界速度.列车轴重荷载的重复作用以及高速本身均可达到引起共振的临界速度.在现今的高速铁路线上已经达到由列车轴重荷载重复作用引起的临界速度,但还未达到由第二个原因引起的临界速度.共振的最大振幅在列车最后一个轮对离开桥梁时发生,为求得桥梁上部结构的挠度、弯矩及加速度,对该最大幅值进行了计算,并给出了能用于高速铁路桥梁估算的类似于动荷载冲击系数的简单表达式.将理论值与试验值进行比较,得出了较为满意的结果.     

高速列车——大跨度钢斜拉桥空间耦合振动响应研究

运用桥梁结构动力学与车辆动力学的研究方法，将车桥作为联合动力体系，以京沪高速铁路南京越江方案（２５６＋６４＋２５６）ｍ钢斜拉桥为研究对象，进行了高速列车过桥时的车桥空间耦合振动响应分析，着重研究了列车速度变化时对桥梁的挠度、车辆舒适度及脱轨安全度的影响。车桥计算结果表明，尽管该桥在设计荷载（０．ＵＩＣ）下的挠跨比达１／６１２，但仍能满足高速列车走行时的舒适性与安全性要求。     

冰击荷载作用下高速车辆-轨道-桥梁系统耦合振动分析

为了探明流冰撞击桥墩对高速车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学行为的影响,采用精细化有限元模型模拟了流冰撞击桥墩的过程,计算获得了不同冰排特性下流冰撞击力时程曲线,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,以流冰荷载作为外激励,建立了高速车辆-轨道-桥梁-冰击动力学分析模型。以5跨32 m简支梁为例,通过研究不同冰击荷载作用下桥梁结构的动力学响应,得到了对桥梁结构影响最大的冰击荷载,分析了在该冰击荷载作用下桥梁子系统和车辆子系统的动力学响应,最后探讨了冰击荷载对桥上列车走行性的影响。结果表明：在冰击荷载作用下,冰排厚度、流冰撞击速度和冰排抗压强度是影响桥梁动力学响应的关键参数,桥梁跨中和墩顶横向位移与加速度随冰排厚度和抗压强度的增加而增大,且随流冰撞击速度的增加呈先增大后减小趋势;流冰撞击桥墩对车辆-轨道-桥梁系统动力学响应影响显著,在冰击荷载作用下主梁横向位移和加速度增幅较大,跨中横向加速度主频与桥梁横向自振频率接近,表明流冰撞击可能会加剧桥梁横向自振频率附近的振动;车体横向振动加速度、脱轨系数、轮轨横向力和轮重减载率在流冰撞击作用下均明显增大,增幅超过2倍,可见流冰撞击对高速列车行车安全性和乘坐舒适性有较大影响。     

重载铁路连续刚构桥梁竖向共振监测分析

黄河特大桥为神华大准铁路(重载铁路)增二线上跨度为(96+132+96)m的三跨预应力混凝土连续刚构桥,由于线路运能提升的需要,拟将C80B和KM70列车通行速度由60km/h提升至约80km/h。为对提速后的黄河特大桥进行适应性评估,分别采用光纤光栅应力传感器、挠度传感器及振动传感器对列车编组提速过程中的桥梁应力、挠度及振动响应进行监测分析,并分析了桥梁发生竖向共振时的列车临界速度。结果表明,当KM70列车以74km/h的速度通过桥梁时,列车激励频率与车-桥耦合体系的竖向有载频率接近,桥梁挠度变化幅度及应力幅较大,且动力系数超过规范值,由此判断桥梁发生了竖向共振。建议KM70列车不提速或提速前对桥梁进行减振处理,并采用车-桥耦合方法对桥梁竖向共振进行深入分析。     

静风荷载引起的超大跨度桥梁关键问题研究

在超大跨径桥梁中，静风荷载不仅会引起结构的动力特性改变，还将导致结构强度破坏和失稳。本文以超大跨径桥梁为研究对象，计入几何、材料以及静风荷我的非线性的三重影响，对它们在静风荷载作用下的关键问题进行了研究，揭示了结构的静风荷载响应与三分力系数曲线关系，给出了研究方法和一系列研究成果。     

跨越既有高速铁路桥梁施工方案及防护设计研究

跨越高速铁路进行桥梁施工时,高速行驶的列车将对施工结构物和施工作业产生影响,同时施工也对高速行驶的列车安全带来威胁。为确保施工及行车安全,针对跨越高速铁路的常用桥型,对通常采用的水平转体法、顶推法、悬臂浇筑法和支架现浇法4种施工方案进行对比,分析高速列车行驶产生的空气动力对施工的影响并提出防护设计的原则及要求。分析结果表明:水平转体法是用于跨越高速铁路桥梁施工的比较安全的方法;速度达到350 km/h的列车经过时,人与列车侧壁必须保持较大的安全距离;采用双立柱防护体系能满足规范要求。     

大桥监测预警系统超限阈值合理性研究

九江长江大桥为大跨径钢桁梁拱桥，结构复杂，大桥开通运营至今约30年。随着桥梁结构服役时间的增长，长期经受恶劣环境的影响，加之铁路列车提速和货运列车轴重上升，使得桥梁结构极易出现疲劳损伤、功能退化、局部破坏等问题，甚至引发严重的安全事故。大桥作为特殊桥梁结构健康监测系统建设试点桥梁中唯一的一座公铁两用桥，准确合理的超限阈值对监测系统发挥着至关重要的作用，本桥采用有限元计算方法，结合大桥结构受力状况，根据仿真计算值、规范容许值、监测数据历史统计值以及桥梁环境状况等设定超限阈值，可供钢桁梁拱桥参考和借鉴。     

交通荷载作用下市政道路路面振动测试与分析

对市政道路进行减隔振设计，需先研究交通车辆荷载引起的道路振动特性。实测了广州市南大路和番禺大道北辅路在四种车辆和混合车流时的路面振动加速度，并对测试数据进行峰值、频谱、VLz振级分析，研究车辆荷载引起的市政道路振动规律。结果表明:道路振动加速度响应幅值与汽车轴重、行驶速度、道路结构刚度密切相关，随着汽车轴重、车辆行驶速度和道路刚度的增大而增大；汽车荷载激励以竖向振动为主，频率主要在5.0～40.0 Hz之间，能量集中于10.0~20.0Hz范围。     

重载列车作用下隧道衬砌结构动力响应分析

以山西中南部铁路通道某既有隧道为背景，结合现场实测数据进行荷载分析，得到列车激振力函数表达式，并求得80 km/h时30 t轴重列车荷载轮轨激振力时程曲线；运用快速拉格朗日差分软件FLAC3D，建立了重载列车荷载作用下隧道三维地层-结构计算模型，得出了隧道衬砌的动力响应分布，并分析了重载列车作用下，隧道结构的薄弱部位及会车对结构产生的影响。     

桥梁侧向风荷载简化计算方法

桥梁风荷载很复杂，在桥梁初步设计阶段没有必要进行精确地抖振分析，借助随机振动理论，考虑到脉动风荷载的背景和共振分量各自特点，在平均风荷载中引入系数计入背景分量，将风荷载简单化，以便在简单的设计或初步设计阶段计算桥梁风荷载。     

陡坡地段桥梁桩基的施工监测和有限元分析

通过对某高速公路建造在陡坡地段的桥梁桩基从施工到通车全阶段开展监测,分析了在施工荷载作用下桥梁桩基和陡坡土体的位移分布和变化规律。然后利用弹塑性有限元模型,分析了桩身位移的分布规律,并与监测结果进行了比较,得出有限元模型能较好地模拟桩土之间的相互作用;还分析了坡顶荷载和桩身最大弯矩之间的关系,提出了临界施工荷载对控制桥梁桩基稳定性的重要意义。     

某高速铁路路基动力响应研究

针对某高速铁路上的一处典型路基,基于车辆—轨道—路基大耦合系统,并在考虑轨道不平顺性的前提下,利用Fortran语言对列车荷载作用下高速铁路路基的动力响应进行深入的研究,同时开展了相关的参数研究,从土体深度、列车速度以及轴重等方面对高速铁路路基的动应力相应进行研究。     

基于健康监测系统的大跨度连续刚构桥移动荷载识别

为了得到桥梁实际运营的车辆荷载,通过建立由健康监测系统测得的应变响应与移动荷载的线性回归方程,提出了一种能有效应用于大跨度连续刚构桥的移动荷载识别方法。首先利用小波变换的方法进行应变信号消噪处理;然后利用应变响应特征估算移动车辆过桥的时间和速度;最后建立移动荷载车重力与应变响应的二次线性回归方程。计算结果表明：该方法得到的计算车重力与实测车重力相比,误差率基本小于17%;结合标准车辆模型,可以得到车辆的轴重分布。     

桥上列车横向摇摆力的随机分析

将列车－桥梁视为一整体系统，由弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则，建立列车－桥梁系统横向振动议程，以机车车辆轮对的人工模拟蛇行波为激振源，计算了列车－桥梁系统的横向振动动，算出了货物列车以80km/h车速通过4座不同跨度桥梁时的车辆及桥梁横向振动响应全过程（从机车进桥至车尾离桥）波形图，列车横向摇摆力和侧倾力的波形图，与按实测轮对蛇行波作为激振源输入的计算结果接近。分析这些计算结果，可以是出一些具有一定规律的现象。     

重载列车-轨道-桥梁纵向动荷载限值研究

为研究重载列车不同运行条件下的轨道-桥梁纵向动态传递规律,以多跨32m预应力混凝土简支梁桥为对象,建立考虑多车编组牵引及制动作用的重载列车-轨道-桥梁空间耦合动力学模型,对轨道-桥梁的纵向动力响应特征、桥墩纵向受力影响因素和有效制动力率进行研究。结果表明:当机车以最大能力牵引时,作用于桥墩的有效牵引力率为0.134,紧急制动时,有效制动力率为0.155,紧急制动工况比牵引工况更不利;桥墩纵向受力随跨数的增加而增大并逐渐趋于稳定,随列车轴重的增加呈线性增大;不同列车编组模式下,列车的等效制动力率不同,最大值为0.141;桥墩纵向设计荷载限值应根据列车轴重进行选取,当轴重大于33t时,应进行动力检算。     

轴重和胎压对车轮动荷载的影响

为研究重型运输车辆对路面作用的动荷载,建立车辆动力学模型,模型中将簧上质量处理为空载簧上质量与装载质量,将轮胎刚度表示为轴重和胎压的函数。研究了轴重和胎压对车辆动荷载的影响。结果发现,车轮动荷载随着轴重和胎压的增加而增加;动载系数随着胎压的增加而增加,但随着轴重的增加而减小;胎压越高,车轮动载随轴重增加速度越快;仅仅采用轴重不足以评价重载高压车辆对路面的破坏作用,在治理超载的同时也应进一步治理超压：空载车辆对路面的冲击作用较大,不能忽视空载车辆对路面的破坏作用;实际高速运行车辆对路面施加较大的附加动荷载,现有《公路沥青路面设计规范》没有考虑附加动荷载是引起路面结构发生早期破坏的原因之一。     

高速列车通过时钢-混凝土组合梁桥的结构动力特性

塞西亚桥位于意大利新建都灵-米兰高速铁路线上,为7跨简支钢-混凝土组合梁铁路桥,总长322m。介绍高速列车通过时该桥的现场动力测试及动力响应预测计算模型的试验验证。对高速列车(行车速度288km/h)通过时的该桥动力响应进行预测,并将预测结果与试验数据进行比较研究,给出高速列车激励作用下钢-混凝土组合梁铁路桥的结构特性。     

罕遇地震作用下高速铁路桥墩动力响应分析

建立了列车荷载作用下高速铁路桥墩模型,将桥墩纳入高速铁路简支梁桥全桥体系中进行动力分析.采用弯矩-曲率关系计算程序以及有限元软件,对高速铁路桥墩进行弹塑性分析计算,分别计算了罕遇地震作用下不同车速和不同地震作用组合等工况下的桥梁的弹塑性地震响应。计算结果表明,随着车速的增加,桥梁的地震响应呈上升趋势,结构位移较大;罕遇地震作用下高铁桥梁墩底进入弹塑性状态,给出塑性铰长度数值计算结果,并与AASHTO规范对比验证。     

基于荷载试验修正的桥梁健康监测系统研究

传统荷载试验能保证对桥梁技术参数检测的准确性,但无法实现持续性。依托项目采用荷载试验对桥梁健康监测(以下简称监测)系统准确性进行验证。试验证明:桥梁监测系统采用的基康振弦式应变计所测出的应变值与荷载试验电阻式应变片所测出的应变值有一定偏差,但相差不大,可以根据荷载试验采集的数据进行修正;桥梁监测系统静力水准仪所测出的挠度值与荷载试验全站仪所测出的挠度值相差较小。桥梁监测系统的竖向振动传感器测试结果与荷载试验测试数据相差较小。因荷载试验采用灵敏度更高的电阻式应变片进行短期加载,数据更可靠,监测系统采集的应变数据可根据荷载试验数据进行修正后使用,文中也给出了一种简单的修正方法,为桥梁监测系统实施提供参考。     

钢筋混凝土梁桥破损模态分析及承载力评定

通过对钢筋混凝土梁进行不同荷载等级重复静载和动载的交替试验，测出结构从完整到破坏不同荷载等级作用后的频率，振型和阻尼等模态参数，考查其与梁承载力的关系，得出梁频率与荷载等级之间的关系和发频率值，建议将极限频率作为评定承载力依据，由频率和荷载等级关系的经验公式进行非线性外推求极限承载力，对钢混凝土梁进行承载力评定。