重载铁路小跨径T梁加固数值分析与试验研究

重载铁路已经成为铁路发展的主要趋势,而实际运营中发现部分重载铁路小跨径桥梁无法满足要求,更甚者已危及桥梁及行车的安全。以重载铁路混凝土T梁为研究对象,分析了碳纤维板和横隔板加固措施对桥梁跨中挠度、横向和竖向振幅及横向和竖向加速度的影响。研究结果表明:(1)随着机车轴重的逐渐增大,桥梁的挠度、振幅和加速度均出现增大的趋势;同时还发现,12 m T梁无法满足重载铁路的运行需求。(2)采用碳纤维板对12 m T梁加固后,桥梁结构的跨中挠度、竖向振幅、竖向加速度分别降低11.2%、33.1%、27.9%。(3)采用横隔板对桥梁加固后,发现加固后的桥梁结构跨中横向振幅降低52.0%,横向加速度降低28.1%。     

整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。      

冰流撞击作用下高速铁路桥梁振动抑制研究

为了探明调谐质量阻尼器(TMD)对冰击荷载作用下桥梁振动的抑制效果.以桥梁横向位移方差为减振评价指标,基于传递函数法、动能理论和模态分析法,确定了TMD的最优刚度、阻尼和最佳安装位置;采用有限元法建立了流冰-桥墩撞击模型,计算获得了流冰撞击力;通过分析不同质量比TMD下桥梁结构的动力学响应,研究了TMD对流冰撞击下桥梁的振动抑制特性.结果表明:采用有限元法计算的流冰撞击力峰值与规范计算结果基本吻合;流冰撞击桥墩引起的桥梁跨中和墩顶横向位移主频与桥梁二阶横向模态接近,TMD的最佳安装位置为墩顶处;TMD对冰击荷载作用下桥梁跨中和墩顶横向位移有较大的抑制作用,且对桥梁横向振动加速度也有一定的减振效果.     

重载运输条件下桥墩横向振幅的影响因素分析

随着我国重载运输的持续发展,列车编组增加,车辆轴重增大,运营密度增大,现役重载桥梁出现横向振动过大危及行车安全的现象,研究表明桥墩墩顶横向振幅直接影响桥跨结构的横向振幅,因此研究桥墩的横向振动的影响因素对控制桥跨横向振动十分必要。以朔黄铁路中比重较大的矩形板式墩为研究对象,采用理论分析、有限元模拟分析结合现场实测的方法,研究了列车行驶速度、桥墩高度及轴重对墩顶横向振幅的影响规律。结果表明,随着速度的增大,墩顶横向振幅呈先增大后减小趋势;桥墩横向自振频率越大,墩顶横向振幅最大值所对应的速度越大;随着墩身高度增加、列车轴重增大,墩顶横向振幅均呈增大趋势。     

桥上单元板式无砟轨道无缝线路的适应性

为研究适应连续梁桥上单元板式无砟轨道的最大温度跨度,采用有限元方法建立了线-板-桥-墩一体化计算模型,分析了在不同轨温变化幅度下,桥梁伸缩、墩顶水平位移及列车制动荷载对桥上单元板式无砟轨道无缝线路温度跨度限值的影响.研究结果表明:温度跨度限值随轨温变化幅度的增加而降低;为保证钢轨强度、横向压弯变形及钢轨与轨道板相对位移等满足要求,当考虑桥梁伸缩时,以轨温变化40 ℃为例,其适应的温度跨度限值为271 m;随着墩顶水平位移的增加,桥梁温度跨度限值显著降低,当墩顶位移为30 mm时,温度跨度为237 m,当高墩桥梁墩顶位移超过30 mm时,应结合实际墩顶位移计算温度跨度限值;制动荷载下线路坡度对温度跨度限值影响较小,当线路坡度为20‰时,桥梁温度跨度限值为258 m.      

横向少约束体系超宽箱梁空间效应分析

针对城市主干道宽跨比大、横向支撑少、桥梁结构受力复杂及空间效应显著等特点,对跨度分别为30 m、35m、40 m、45 m、50 m、55 m,桥宽W分别对应为[25,L](步长5 m)的三跨等截面连续梁进行分析,并结合四川泸州城市环线快速路某节点工程,研究宽跨比对空间效应的影响。研究结果表明:内力不均匀系数随着宽跨比、结构跨度的增加而增加,且墩顶负弯矩区不均匀系数较跨中正弯矩区更加显著。     

铁路上承钢板梁桥横向加固研究及计算

以提高桥梁横向自振频率和降低横向振幅为目的,对40 m上承钢板梁桥的横向静力加固方案进行了分析和研究,并建立三维空间有限元的桥梁模型,用大型有限元Algor12程序进行了动力模态分析,计算出各种加固方案的横向自振频率.结果认为,上下平纵联均为交叉杆件并双倍加固的同时,跨中横联改造为横隔板后,对提高梁体的横向第一自振频率效果最好.     

桥墩温度梯度对桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道纵向力的影响

针对桥墩温度梯度引起的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向附加力与变形, 以梁-板-轨相互作用原理和有限元法为基础, 建立了多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型, 详细考虑了钢轨、轨道板、CA砂浆、底座板及桥梁等主要结构和细部结构的空间尺寸与力学属性; 采用单位荷载法计算了桥墩纵向温差作用引起的墩顶纵向位移, 分析了墩顶位移影响下桥上无砟轨道无缝线路纵向力与位移的分布规律。分析结果表明: 当各墩顶发生均匀位移时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力分布规律及其最大值一致, 且随着墩顶均匀位移的增加而线性增大, 轨板相对位移峰值均出现在两侧桥台、台后锚固结构末端以及第2跨和最后一跨固定支座墩顶处; 当墩顶均匀位移为5 mm时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上钢轨最大纵向力分别为79.62和79.54 kN, 最大纵向位移分别为4.94和4.91 mm, 轨板最大相对位移均为0.23 mm; 当各墩顶发生不均匀位移时, 钢轨纵向力及轨板相对位移均在邻墩位移存在差异处发生突变, 多跨简支梁桥上固结机构纵向受力大于大跨连续梁桥; 对于高墩桥梁, 需重点关注相邻墩身高差最大处的轨板相对位移、底座板与桥梁相对位移及固结机构的纵向受力。      

顺桥向水平力冲刷作用下某大桥裸露桩柱的计算分析

文章选取某连续梁桥一联作为研究对象,计算其各墩墩顶承担的水平力;通过桥梁有限元软件对该桥10#桥墩进行建模分析,得出在墩顶顺桥向水平力的作用下冲刷裸露桩柱的应力分布规律和不同桩基冲刷深度下的墩底弯矩变化规律。建议对于受冲刷的桥墩采用加大截面法加固,对于冲刷达到一定深度的桥梁在墩底加设新桩基和承台结构。     

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.     

公路路基下穿高速铁路桥梁施工影响分析

以安徽省潜山市某公路路基下穿安九(安庆— 九江)高铁潜水河特大桥工程为背景,运用Midas GTS/NX软件,建立了公路路基高铁桥梁土体三维有限元模型,得到了公路路基多个施工阶段对安九高铁潜水河特大桥的墩顶位移、桩身轴力、桩身位移以及桥面板的影响.分析结果表明:桥梁墩顶竖向位移最大,横向位移最小但均满足变形控制标准;桩...     

重载铁路20m超低高度预应力混凝土梁桥动载试验研究

为了掌握桥梁结构在动荷载作用下的工作和受力状态,评估桥梁在正常使用状态下的运营性能,详细阐述西干渠中桥20m超低高度预应力混凝土梁的动载试验全过程.采用大准铁路运营货列作为测试对象,上、下行运营货列空、重车在试验桥梁区段以指定6个速度档通过.每个速度试验车不少于3趟.车辆编组分5 000吨和10 000吨,空、重车最高行车速度80km/h.测出桥梁结构的跨中横向、竖向振幅,跨中横向、竖向加速度和支座横向、竖向位移.试验结果表明,超低高度预应力混凝土梁承载能力和刚度满足设计要求.所得结论为桥梁加固、桥梁限速等提供依据.     

高速铁路简支梁桥墩顶纵向刚度差研究

为研究高速铁路多跨简支梁桥墩顶纵向刚度差对梁轨相互作用的影响规律,以合福客运专线段某多跨简支梁桥为例,建立考虑温度、活载、列车制动等荷载作用的16-32 m简支梁桥-双线轨道系统仿真模型,分析了复杂地形地质条件导致的墩顶纵向刚度差异对多跨简支梁-轨道系统受力特性的影响,采用荷载步法考虑多种荷载工况组合,基于国内外现行规范,对不同刚度差条件下系统的受力和变形情况进行评判,从梁轨相互作用角度探讨墩顶纵向刚度差限值的取值方法及建议。得到的主要结论包括:当墩顶纵向刚度满足规范建议刚度限值时,随着墩顶纵向刚度差的增大,钢轨应力、梁轨相对位移、墩顶水平位移等指标略有变化,但均不控制设计;当墩顶纵向刚度差异达100%时,刚度较大墩墩顶水平力快速增大,将导致桥墩设计困难。     

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。     

罗浮山东江大桥主墩的开裂分析及加固

罗浮山东江大桥主墩为大悬臂空心墩,墩顶帽梁出现了长度和宽度均较大的弯拉裂缝,严重影响桥梁的运营安全。结合主墩的构造特点,分析了其开裂原因,并介绍了相应的加固方案和措施。     

独柱大悬臂盖梁和双柱墩式高架桥动力性能对比研究

应用梁格法,以独柱大悬臂盖梁高架桥和双柱墩高架桥为例进行仿真分析,并结合荷载试验从自振频率、振幅和冲击系数三个方面对独柱大悬臂盖梁高架桥和双柱墩桥梁的动力特性进行对比分析。研究结果表明：独柱大悬臂盖梁桥梁发生横向振动时,会产生相应的扭转模态,双柱墩可明显增强桥梁的横向刚度;独柱大悬臂盖梁结构在一定程度上削弱了全桥的动力性能。     

柱式墩顺桥向计算长度影响因素分析

以某高速公路一座五跨一联先简支后连续柱式墩梁桥为例,基于墩柱计算长度理论公式并结合Midas分析软件,对比分析了地基土比例系数m、墩柱高以及分联设计对柱式墩顺桥向计算长度系数的影响规律。分析结果表明:地基土比例系数m对矮墩计算长度系数影响大,对高墩影响较小;对于多跨一联桥梁,高墩计算长度系数小,矮墩计算长度系数大;一联孔数的减小对矮墩计算长度系数影响小,对高墩影响较大,同时,在一联孔数相同时,不同的分联方式也会影响到墩柱的计算长度系数。     

大跨度高墩连续刚构桥抗震设计研究

以主跨168m的连续刚构桥为例,利用Midas/civil桥梁专用软件建立有限元模型,对其动力特性及罕遇地震下的非线性时程进行分析,进而研究在罕遇地震下结构是否满足规范要求及相应的延性设计。计算表明:该桥振型主要以墩梁的横向振动为主,第一阶纵漂的周期为1.954s,全桥最大振幅出现在墩顶位置。通过非线性时程分析,得到桥墩内力、位移等结果,进而判断是否有足够的延性抗震能力或进行优化设计。     

软土地基中不同设计参数的CFG桩内力分析

为了分析CFG桩在软土地基中的应用效果，以某软弱填方路基为研究对象，利用Midas有限元软件分析了软土地基加固中CFG桩的内力变化规律。研究结果表明：桩的轴力（弯矩）由中心桩到边桩逐渐减小（增大），当桩径为0.4 m，桩距为1.6 m时桩的轴力和弯矩分别为561 kN和66 kN·m；当桩径（桩间距）相同时，桩土应力比随着桩间距（桩径）的增大而增大（减小），桩径0.4 m、桩间距2.4 m时桩土应力比最大为51；当桩径为0.6 m、桩间距为2.4 m时，桩的荷载分担比最大为63.04%，研究成果可为工程应用提供参考。     

温河大桥抗震性能计算分析

以某高速公路温河大桥主桥(65+2×120+65)m预应力混凝土连续刚构为研究对象,采取有限元软件对其进行抗震计算,对其进行了自振特性、反应谱分析。计算表明,桥梁振动以纵向和横向振动为主,在E1、E2作用下桥墩墩底及基础桩顶均能满足抗弯要求。