重载铁路双柱式桥墩运营性能及加固评价

随着我国重载铁路干线列车的轴重以及载运量的增加,给双柱式桥墩带了许多不利影响,如横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营性能。以朔黄铁路双柱式桥墩为主要研究对象,通过理论分析,重点研究不同荷载类型和不同行车速度作用下墩顶横向振幅的变化规律和桥墩的自振频率特性,结合加固后双柱式桥墩运营性能试验,研究其加固效果,为重载铁路双柱式桥墩的维护管理提供科学依据。     

重载铁路64m下承式钢桁梁桥运营性能研究

铁路是国民经济的大动脉,随着我国重载铁路干线列车的轴重以及载运量的增加,给铁路桥梁带来越来越多的不利影响,如横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营性能。以朔黄铁路上行线64m下承式钢桁梁为研究对象,通过运营性能试验,研究钢桁梁在不同荷载类型和不同行车速度作用下的安全运营性能,得到:在运营列车荷载作用下,该钢桁梁横向振幅、跨中横向加速度、跨中动挠度和跨中受力杆件动应变均随着列车荷载的增大呈增大趋势;列车速度υ=66km/h左右时,钢桁梁动力响应达到最大值。相关结论为重载铁路钢桁梁的维护管理提供科学依据。     

重载铁路桥梁提速作用下动力性能试验研究

重载铁路提速可以显著提高铁路运量和经济效益,但是提速后可能会使桥梁冲击振动加剧,振幅加大,给桥梁结构带来不利影响,严重危及铁路行车安全。以朔黄铁路南运河特大桥为研究对象,通过有限元仿真分析结合现场动力性能试验,研究列车在提速作用下对桥梁结构动力性能的影响。结果表明：桥跨结构横向加速度值与列车轴重有关,横向振幅和横向加速度随速度增大而增大的趋势不显著,且实测结果表明该桥动力性能参数与理论分析规律吻合,验证了本文的仿真计算与荷载试验相结合的方法是可行的。     

增补桩对重载铁路桥梁横向振幅影响研究

增补桩基加固是目前重载铁路扩能改造中墩台基础常用的加固方法,而如何选择科学合理的增补桩数量和长度则是加固前的首要工作。以朔黄铁路磁河特大桥浅基桥墩加固为工程背景,采用有限元软件模拟和现场施工监测相结合的技术手段,开展增补桩数量和长度对桥梁横向振幅的影响研究。结果表明:当增补桩数量为12根时,梁跨中横向振幅与墩顶横向振幅抑制比增长最为明显,分别为10.5%和13.2%;增补桩长度越大桥跨结构振动越小。当增补桩长度为24 m时,对跨中横向振幅的抑制比最大为34.6%,对墩顶横向振幅的抑制比达到44.5%,但当增补桩长度超过24 m时,加固对桥梁结构横向振幅的抑制比增长趋势变缓,24 m桩长是最优增补桩长度。     

基于IDA的钢筋混凝土桥墩随机地震响应概率特征分析

选取56条ⅡI类场地近场地震波,采用IDA分析方法,对3个不同墩高的混凝土桥墩进行分析.以桥墩的墩顶位移响应为研究目标进概率特征统计,得出以下结论:对于低周期桥墩,墩顶位移响应及地震波峰值加速度在取双对数的情况下,对于每个地震波峰值加速度,位移响应的对数近似可以看成正态分布,且位移响应对数的均值与地震波峰值加速度的对数呈线性关系,其方差随着地震波峰值加速度的增加呈增大趋势,但并非线性关系.同时,墩的高度也是影响墩顶位移响应离散性的因素之一,墩的高度越大,墩顶位移的离散性也越大.     

高速列车引起的深水桥墩流固耦合的振动分析

为研究水体对桥墩结构振动特性的影响,以ANSYS为计算平台,建立了桥墩-水流固耦合有限元模型,计算了不同几何尺寸和淹没比情况下桥墩的自振频率,分析了桥墩在高速列车作用下,不同水深对其振动特性的影响。分析后得出结论：当水体深度小于墩高50%时,桥墩的自振频率降低不明显;当水体高度大于墩高50%时,桥墩自振频率出现明显降低。高速列车作用下,桥墩墩顶纵向位移出现极值的时间,随淹没比的增加向后推迟;桥墩墩顶纵向加速度随淹没比的增加而增加。因此,高速列车作用下,水体对于涉水铁路桥梁桥墩的自振与动力振动特性有着明显的影响,且这种影响不可忽视。     

铁路实体桥墩横向振动规律

我国铁路桥梁检定规范中,以墩顶横向振幅作为桥墩横向刚度的控制指标,但计算公式中所考虑的影响因素不是很全面,不能很好地反映桥墩横向振动的规律.本文针对铁路实体墩进行了大量的统计分析,以墩顶横向振幅最敏感的综合指标为变量,从试验和理论两方面研究了铁路实体桥墩横向振动的内在规律,并将实测值和理论值与＂检规＂通常值进行了比较.研究表明,仅与桥墩尺寸有关的＂检规＂通常值未能反映梁墩体系共同振动的特性,墩顶横向振幅的限值应与梁墩体系的结构特性有关,在后续研究中应制定更合理的桥墩横向刚度检定标准.     

重载铁路隧底结构动力响应分析

通过建立重载铁路隧道三维有限元计算模型,计算确定重载列车荷载施加形式,对不同列车轴重下重载铁路隧底结构进行动力响应分析及对比,结果表明:同一列车轴重下,仰拱结构以受拉状态为主,轨下仰拱处受到更大的列车振动荷载;填充层受力比较复杂,同时存在较大拉动应力及压动应力,对结构产生不利影响;仰拱及填充层结构动应力随着轴重的增大有明显的增长,且轴重越大,动应力增长速率越大。     

铁路列车作用下轻型桥墩横向振动试验研究

提速线路轻型墩桥梁横向振幅过大严重影响过往列车的安全，通过对轻型墩铁路桥的现场振动测试，得到了桥墩的横向振动特性，给出了列车过桥时轮轨作用力的典型时程曲线和列车的脱轨系数及轮重减载率，为进一步研究轻型桥墩的横向振动机理提供了实测数据．     

小跨径低高度混凝土梁运营性能检验与评价

小跨径低高度钢筋混凝土梁是朔黄铁路中的一种常用桥梁类型,针对此种梁型,选择了一座具有代表性的桥梁结构,采用动力检测方法对桥跨结构跨中横向振幅、横向加速度、竖向振幅、动挠度、动应力、自振频率和相应桥墩横向振幅、横向自振频率等进行了测试,并根据测试结果对其运营性能进行了评价。评价结果表明:运营列车以现行速度通过时,试验桥跨横向振幅等主要测试参数基本满足《铁路桥梁检定规范》的要求。     

铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动与动力性能

为探究铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动特性与动力性能,以宜万铁路马水河大桥为工程背景,建立桥梁空间杆系有限元模型以及包含31个自由度的车辆模型,进行车桥耦合振动计算分析.通过动载试验测试桥梁的自振特性,并测试列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构的动应变、动位移以及加速度等动力响应.依据动载试验与车桥耦合振动计算综合分析马水河大桥的动力性能.研究结果表明:车桥耦合振动计算结果与实测结果吻合较好,桥梁结构动力响应满足规范限值,该桥具有良好的横向、竖向刚度与动力性能;实测桥跨结构及墩顶动力系数最大值为1.08,桥梁结构受行车及制动的动力作用不明显;列车的动力响应随车速的提高而增大,但均满足规范限值,具有良好的安全性与平稳性.      

考虑临近道路施工过程的在役桥墩墩顶位移演变规律研究

针对临近道路施工会通过改变在役桥墩桩基础桩-土界面的接触应力分布从而影响在役桥墩的墩顶位移特征这一问题,以重庆轨道交通3号线某在役桥墩为工程背景,利用有限元软件ABAQUS建立了描述临界道路建设过程中地基-基础-桥墩相互作用的三维数值模型,基于此模型分别研究了道路开挖、铺筑及运营对墩顶水平、竖向位移的影响.研究结果表明:路基开挖后,随着开挖深度(H)增加,墩顶水平位移会不断增大,墩顶竖直沉降则会不断减小,随着道路至桥墩边缘距离(L)的增加,墩顶水平位移不断减小,竖直沉降反而不断增大;道路铺筑后引起的桥墩顶部水平位移较路基开挖有减小趋势,竖向位移却有增大趋势;新建道路在后期运营中,交通荷载引起的桥墩顶部水平位移相对较小,而竖直沉降较道路施工引起的位移明显增大;在得出的墩顶水平位移随开挖深度的变化曲线中,墩顶水平位移从靠近道路到远离道路的转折点在道路施工中有所变化;在路基开挖中,当开挖深度约为1.8m时,墩顶水平位移方向发生变化;在道路铺筑中,当开挖深度约为2.6 m时,墩顶水平位移方向发生变化;在后期运营中,当开挖深度约为3.1m时,墩顶水平位移方向发生变化.     

既有线列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应分析

目前在建的天津南港铁路地处软土地质、地形复杂的大港地区,紧邻既有线与河流。既有线列车运营时产生的振动荷载会使邻近框架墩产生水平动位移及横向动应力,因此进行列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应分析是十分必要的。采用修正后的激振力函数表达式来计算列车振动荷载,并分析列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应。研究结果表明:列车振动荷载引起的框架墩墩顶节点的最大正、负横向应力值近似相等;墩顶的最大正、负横向位移计算值均较小,符合要求。上述研究结果具有一定的工程实际意义并对铁路桥梁的设计和施工具有一定的借鉴作用。     

重载铁路小跨径混凝土桥梁运营性能研究

重载铁路运输的快速发展提高了铁路的运输能力和经济效益,但列车轴重提高和编组增加给既有铁路桥梁带来了严重的影响.采用现有标准设计的桥梁结构,虽然在一定程度上可以满足列车运营要求,但也暴露出小跨度桥梁承载能力不足、桥梁横向振动偏大等危及列车安全的问题.以重载运输条件下小跨径混凝土简支梁桥为研究对象,通过理论计算分析,结合桥梁运营性能试验,对桥梁的受力特点和运营性能进行系统地研究.     

负载波动激扰的机车牵引齿轮振动特性

针对负载波动激扰的机车牵引齿轮振动问题,建立了机车牵引齿轮的动力学方程,利用平均法得到了齿轮振动频率与振幅,分析了振幅变化趋势与参数变化对齿轮振动稳定后振幅的影响规律,并进行了仿真试验。分析结果表明:负载力矩是振动速度的函数;振动频率为一个定值,当蠕滑速度分别为0.8、0.2m·s~(-1)时,齿轮的振动频率均为335.0 Hz,非常接近理论值334.8 Hz;根据不同的情况,振幅逐渐减小至0或逐渐增大至一个稳定的值;当蠕滑速度为0.8m·s~(-1)时,齿轮振动稳定后的振幅随着齿轮啮合刚度和啮合阻尼的增大而减小,随着小齿轮上的等效转动惯量和机车轴重的增大而增大,因此,增大齿轮啮合刚度和啮合阻尼、减小小齿轮上的等效转动惯量和机车轴重有助于降低齿轮的振幅。     

足尺沥青混凝土路面加速加载动力响应

采用足尺沥青混凝土路面加速加载试验设备,检测了移动车辆荷载下路面结构的动力响应,分析了面层底部的动应变和土基顶竖向压应力,研究了车辆轴重、行驶速度和轮胎胎压对路面结构动力响应的影响,分别建立了动力响应与轴重、车速的回归模型,在不同轴重、车速和胎压下对4种路面结构进行了试验。分析结果表明:在行车荷载作用下,面层底部应变响应呈拉压应变交变状态;在中等试验温度条件下,面层底部应变响应随轴重的增加而线性增加,土基顶竖向压应力呈单向应力状态,且随轴重增加而增大;车速显著影响面层底部应变响应,但对竖向压应力影响不大,仅影响应力的脉冲持续时间;随车速增加,应力脉冲时间缩短,面层底部应变响应减小;重载车辆在低速行车时对路面的破坏作用更严重,但胎压对面层底部应变和土基顶竖向压应力影响较小。     

大跨径弯桥圆心角对其内力、位移及稳定性的影响

为提高高墩大跨径弯桥的安全性,对不同圆心角的典型弯桥在考虑大变形和材料非线性情况下,利用有限元法对刚构桥的墩梁内力与位移进行计算,分析了桥跨的内力、位移和非线性稳定荷载系数与弯桥圆心角的关系.分析结果显示:最大悬臂阶段主梁根部的弯矩随曲线圆心角增大而略有减小,但扭矩会快速增大;曲线圆心角越大,悬臂端竖向、横向位移和墩顶横桥向位移越大,在圆心角大于38°,非线性已很明显,悬臂端和墩顶位移会急剧增大;非线性稳定系数约为稳定特征系数的35%,随着弯桥圆心角的增大,其稳定系数会迅速变小;综合考虑,大跨径弯桥圆心角不宜大于38°.     

32m重载铁路T梁动力性能试验研究

重载铁路运输的快速发展,显著提高了铁路运营能力和经济效益。但是随之带来的是对铁路桥梁冲击振动加剧、梁体开裂等一系列不利影响,严重危及铁路行车安全。以重载运输条件下32m铁路T梁为研究对象,通过有限元仿真分析结合现场动载试验,研究不同轴重列车作用下对桥梁动力性能的影响,最后得出桥梁横向加速度值与列车轴重有关,验证了本文提出的有限元仿真计算与荷载试验相结合的方法是可行且有效的。     

高墩大跨连续梁铁路桥动力试验

为检验桥跨结构的实际动力性能，对主跨100m，墩高99m的松头江连续梁铁路桥进行了全桥动力试验，测试其自振特性以及列车以不同速度通过桥跨和在桥上制动时桥跨结构的动力响应，将实测结果与车桥耦合振动分析结果进行了比较，二者基本相符．结果表明，该桥具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度；列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用，而列车行车具有良好的安全性与舒适度。     

高墩桥梁墩柱计算长度分析

桥墩计算长度是高墩连续梁桥墩柱设计的一个重要参数。文章首先比较分析了各国规范对于标准约束条件下桥墩计算长度系数的规定;然后根据最小势能原理,考虑墩底约束刚度、墩顶约束刚度的影响,推导了桥墩计算长度系数的计算公式;最后详细讨论了约束刚度取值对桥墩计算长度系数的影响。研究结论表明墩底约束刚度、墩顶转动刚度对桥墩计算长度系数影响较小;桥墩计算长度系数随着墩顶水平刚度增加而迅速减小,而后趋于稳定。