大跨度无碴轨道混凝土连续梁桥的施工计算及徐变变形研究

混凝土的收缩徐变会引起混凝土连续梁桥不断上拱或下挠。当前国内在建高速铁路中许多混凝土连续梁桥将采用无碴轨道,其可调性很小,必须控制铺轨后的徐变变形（后期徐变变形）。对几种常用规范的混凝土徐变系数影响因素、计算公式进行了对比研究,并以武广客运专线上一座（70＋125＋70）m混凝土连续梁桥为例,模拟整个施工过程按几个常用规范对该桥进行对比分析计算,研究了混凝土的收缩徐变对桥梁变形和截面应力的影响。计算结果显示,混凝土的收缩徐变引起的桥梁后期徐变变形不可忽视;根据不同规范计算得出的桥梁后期徐变变形差别较大。     

大跨度混凝土桥梁施工过程中的徐变变形研究

大跨度混凝土桥梁在无支架施工过程中混凝土徐变变形量较大，对桥梁的合拢精度及成桥后的线形有着重要影响．对无支架施工时大跨度混凝土桥梁的徐变机理及徐变量计算方法进行了研究．并以某在建实桥为例，利用两种计算方法，追踪工程进度，对各个施工块的徐变变形量进行了模拟计算，得出了几条对施工监控有意义的结论．     

无碴轨道基础工程变形控制的关键施工技术

保持客运专线无碴轨道持续稳定的高平顺性,是高速运行的列车对无碴轨道基础工程最基本的技术要求。以无碴轨道基础工程(路基、桥梁和隧道)沉降或变形控制为切入点,从施工的角度分析客运专线无碴轨道基础工程技术特点,提出关键的施工技术对策,并对需要进一步研究和解决的施工技术问题进行探讨。     

准高速客运专线轨道梁施工阶段的徐变性能

以秦沈客运专线轨道梁为原型,设计了4根1∶5大尺度T型试验梁,对其在施工过程中的徐变变形进行了试验研究,重点考察了混凝土种类及预应力筋张拉方式等因素对轨道梁徐变变形的影响.用大型商用软件Sofistik对试验梁在施工阶段的徐变变形进行了时随全过程分析,计算结果与试验值的差值在10%以内.在此基础上,提出了考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式以及钢筋配筋率的徐变变形设计建议.研究结果为准高速客运专线轨道梁设计和徐变变形控制提供了试验依据.     

预应力混凝土桥梁徐变控制技术研究

预应力混凝土桥梁徐变引起的桥跨下挠、上拱会引起桥板裂缝病害,危及桥梁安全,通过分析混凝土徐变作用机理和影响因素,提出了桥梁设计施工中的徐变控制要点,结合贵州某桥梁结构,通过有限元建模对比分析了增加备用钢束、增加加载龄期、延长铺装时间三种控制技术下的桥梁徐变变形效果,确定采用三种方式综合的徐变控制方法,能较好地对徐变进行控制。     

客运专线预应力混凝土桥梁变形的仿真分析研究

结合预应力混凝土桥梁结构的施工过程,采用按龄期调整的有效弹性模量法和有限元步进法结合实例对客运专线预应力混凝土桥梁结构的长期变形进行了仿真分析研究。通过跟踪模拟桥梁在整个施工及投入运营后各个时刻的结构变形,可以确定桥上无砟轨道的合理铺设时间,满足客运专线对轨道结构的高平顺性要求。     

桥梁线形控制中徐变变形的一种计算方法

对于大跨径混凝土连续刚构桥的施工监控,线形的控制主要集中在预拱度的设置上,而预设拱度又与桥梁结构的变形计算紧密相连。其中,混凝土徐变变形是很难计算准确的,因而从理论上建立了一个计算这种徐变变形的理论计算公式,其计算结果与其它方法的计算结果基本一致,优点是计算简单准确。     

考虑徐(温)变的连续梁拱桥车桥耦合振动分析

根据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,考虑了连续梁钢管混凝土拱桥桥面因温度和徐变作用而产生的变形影响,将其以组合曲线的形式叠加到轨道不平顺中进行列车走行性分析,建立车桥系统振动方程。采用计算机模拟的方法,建立列车和桥梁动力分析的有限元模型,研究了桥面徐变变形及温度变形对车桥系统耦合振动的影响。结果表明:桥面的徐变及温度变形所致的线路不平顺对轮重减载率、车体竖向加速度和竖向Sperling指标的影响较为显著。因此,在评判桥上列车的运行安全和舒适性时,尤其对于高速铁路,应考虑混凝土徐变及温变产生的桥面变形引起的轨道不平顺影响。     

石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应分析

石板坡长江大桥位于重庆主城区,结构采用连续梁与连续刚构混合连续体系,主跨跨度在同类型桥梁中居世界之首。结合该桥设计及施工特点,采用按龄期调整的有效模量法结合有限元步进法对石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应进行了计算分析。计算结果表明预应力筋的张拉、混凝土的收缩徐变等对桥梁的竖向变形与轴向变形都有较大影响,混凝土的收缩徐变以及预应力损失使该桥混凝土梁的应力减小,钢梁的应力增加。     

双塔双索面矮塔斜拉桥应力及变形的影响参数分析

以某双塔双索面矮塔斜拉桥为例,采用有限元软件Midas/Civil模拟桥梁施工过程,研究索力、体内预应力、无索区长度、塔高跨径比、布索方式和混凝土收缩徐变对双塔双索面矮塔斜拉桥应力及变形的影响。成桥10 a后的模拟结果表明:双塔双索面矮塔斜拉桥的索力、体内预应力、无索区长度、塔高跨径比对桥梁线形和应力的影响相对较大,桥梁施工中需要重点监测和控制其误差;布索方式和混凝土收缩徐变的影响相对较小。     

桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱的理论研究

为获得服役期间桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱计算理论,考虑无砟轨道钢筋与混凝土的相互作用、无砟轨道混凝土的开裂与闭合效应、无砟轨道荷载的共同作用和时变特性,分别建立和验证了桥上纵连板式无砟轨道温度场计算模型、多尺度高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁三维有限元耦合动力学模型、纵连板式无砟轨道-桥梁-桥梁墩台纵向相互作用模型,并在此基础上,提出了桥上纵连板式无砟轨道疲劳应力谱计算理论.研究结果表明:利用提出的疲劳应力谱计算理论可得到服役期间桥上纵连板式无砟轨道各部件钢筋与混凝土应力时程曲线及疲劳应力谱;考虑多种荷载工况,能深入探讨桥上纵连板式无砟轨道疲劳破坏机理和影响规律;计算理论可为丰富和完善我国无砟轨道设计理论提供重要依据.      

高速铁路长大桥梁无缝线路附加挠曲力计算分析

根据高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路梁轨相互作用原理,结合京沪高铁实际情况,建立了京沪高铁整桥双线有限元模型,以10跨32 m混凝土简支箱梁桥为例,用有限元法计算分析了高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路附加挠曲力及附加挠曲位移的分布。计算结果表明,列车在双线简支箱梁上单线运行时,其附加挠曲力值较小,4根钢轨的附加挠曲力值有所差别,但差别不大。钢轨附加挠曲力在桥台处较大,钢轨纵向位移则在桥梁中部较大,在桥台处较小。     

客运专线桥上CRTSⅠ型板式无砟道床施工技术

结合石家庄至武汉铁路客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道板铺设施工工程实践,介绍了桥上CRTSⅠ型板式无砟道床的底座砼浇筑、凸形挡台施工、轨道板铺设及填充层施工等关键技术及施工工艺,可供同类工程参考。     

制动力作用下桥上道岔区纵连无砟轨道受力与位移

为系统分析纵连无砟轨道与桥上无缝道岔在制动力作用下的受力与变形规律,以武汉—广州客运专线雷大桥铺设博格纵连式无砟道岔为例,将客专18号渡线、纵连式无砟轨道、桥梁和墩台视为整体,建立了岔-板-梁-墩一体化计算模型,分析制动力作用下道岔、道床板、桥墩的受力和变形规律.分析结果表明:在制动力作用下,基本轨制动附加力及位移随道床板伸缩刚度的减小而增大,但板轨相对位移未超过1 mm;限位器和间隔铁的纵向力及心轨、尖轨处板轨相对位移受无砟轨道结构的影响较小,限位器未贴靠,间隔铁力最大未超过13 kN;道床板制动附加力随伸缩刚度的降低而减小,减小量最大达到3 832.9 kN,位移则增大,最多达到17.4 mm;道床板伸缩刚度和滑动层摩擦因数减小对桥墩受力不利;当滑动层摩擦因数μ≤0.2时,取消固结机构,桥墩纵向力减小值接近500 kN.     

混凝土T梁桥拓宽的长期效应分析

为了分析拓宽后桥梁的时间效应,研究了每一时段内由混凝土收缩引起的应力的连续变化和混凝土的弹性模量变化,根据能量原理推导了混凝土收缩徐变的位移法基本方程,按增量法分析了徐变应变的变化,编制了相应的计算程序。为验证理论计算的正确性,与小试件的试验结果作了比较。在拼接缝处的受拉区,应变计算值与实测值的相对误差为10%,计算精度比代数法高。在新梁混凝土的收缩应力和新梁自重应力的徐变作用下,3 a后新梁翼板的拉应力为2.67 MPa,可能会引起混凝土开裂。为减少收缩徐变对新旧梁受力的影响,建议新梁脱模后至少放置6个月后再进行拼接处理。     

路基上双块式无砟轨道结构的参数影响分析

针对路基上双块式无砟轨道的结构形式,建立钢轨-扣件-轨下垫板-双块式轨枕-道床板-混凝土底座-弹性基础的有限元分析模型,应用大型国际通用有限元分析软件ABAQUS,对比分析不同的扣件刚度、不同的支承层厚度以及支承层弹性模量的变化对于路基上双块式无砟轨道结构的影响,为我国无砟轨道的结构设计和工程实践提供依据。     

单元双块式无砟轨道道床板长度的确定

为确定双块式无砟轨道道床板的合理单元长度,采用数值模拟的方法分析了列车荷载、纵、横向荷载、温度力、温度梯度作用下不同单元长度轨道结构的应力、应变响应;在此基础上,计算了不同长度单元板的裂缝宽度及所需的最小配筋率.现场试验结果表明:单元板长度越大,内部应力、板端位移量和板中裂缝宽度越大,满足裂缝宽度限值的配筋率越大;单元双块式无砟轨道板的长度宜小于8.0 m,推荐兰新二线采用长6.5 m的单元双块式无砟轨道道床板.      

寒区高铁沥青混凝土基床表层的温度场特性

为了把握基床表层含沥青混凝土层的温度场特性,采用瞬态传热的有限元分析方法,对寒区高铁无砟轨道结构温度场时空分布规律及沥青混凝土层的影响进行了分析. 首先,建立了基于哈尔滨-齐齐哈尔客运专线无砟轨道结构（CRTS）的温度场数值模型;然后,运用现场观测结果对数值模型进行了校核;最后,运用对比分析方式评估了基床表层沥青混凝土层的温度场特性,以及无砟轨道结构特征横截面与特征点位的温度分布的时变规律. 结果表明:东北地区无砟轨道结构温度场具有明显的非均匀性,其横向温度分布呈现双U型分布特征,温度梯度呈现非线性特性,且随着季节变换呈现较复杂的正负梯度交替变化;东北地区无砟轨道结构对路基温度的影响深度约为0.4 m,月影响深度约为2.5 m,年影响深度可达4.0 m;基床表层铺设的薄层沥青混凝土对路基起到了良好的保温作用,会使得基床表层的日平均温度提高1～7 ℃左右,而寒区无砟轨道结构温度场的分布规律不会显著改变.