32m高速铁路简支梁桥铺轨后残余徐变上拱限值研究

运用Midas软件分别建立简支梁桥-CRTSⅡ型板式无砟轨道空间耦合静力学模型和车-线-桥耦合动力学模型,进行32m高速铁路简支梁桥铺轨后残余徐变上拱限值研究。结果表明:桥梁残余徐变变形是影响32m波长周期性高低不平顺的主要因素;随着桥梁残余徐变幅值增加,长钢轨的附加不平顺呈线性增大,桥梁残余变形幅值为10mm时,钢轨的上拱变形量可达9.8mm;行车速度为380km·h^-1、桥梁残余徐变上拱幅值由3mm增加至10mm时,车体的垂向加速度峰值由0.275m·s^-2增加至1.159m·s^-2,旅客乘坐舒适度指标由1.549逐渐增加至3.105;当桥梁残余徐变幅值为8.0mm,在280~380km·h-1车速范围内,旅客乘坐舒适度指标达到3.108,桥梁梁端振动加速度达到5.217m·s^-2,已超出规范限值,因此建议高速铁路32m简支梁桥铺轨后其残余徐变上拱限值按7.0mm控制,为避免残余徐变限值的改变对桥梁设计方案产生显著影响,可通过适当延后铺轨时间保证桥梁残余徐变变形满足限值要求。     

秦沈线月牙河特大桥轨道周期性高低不平顺分析

结合月牙河特大桥动力分析和轨道不平顺分析,以及量测所得到的数据,表明桥上线路周期性高低不平顺并非动荷载下桥梁挠度变形造成的,也不是由车桥共振引起的,从所得到的数据分析来看,不平顺值的增长速度随时间的增加而逐渐减小,符合徐变上拱的发展规律。目前桥上线路高低不平顺值尚未达Ⅰ级超限,对行车安全没有造成影响。建议在客运专线建设中,进一步控制长大连续等跨简支梁的徐变上拱,尤其应控制二期恒载轨道铺设后的徐变上拱,并加强桥上线路高低不平顺的检测。桥上线路在达到高低不平顺Ⅰ级超限前,就及时进行大型养路机械捣固或调整扣件作业。由于在桥梁上产生相同的多个波连续作用,应对有关车辆在该特殊高低不平顺作用下的动力学性能进行校核。     

高铁常用跨度简支梁桥上轨道周期性不平顺影响分析

通过对桥梁徐变上拱设计和相应规定、轨道不平顺检测方法、实测资料以及线路规范的对比和理论计算,进行高铁常用跨度预应力混凝土简支梁桥上轨道产生波长为32 m的轻微周期性不平顺现象研究。结果表明:线路、桥梁规范中线路高低Ⅰ级管理值、梁跨竖向残余变形的规定是一致的;轨面不平顺静、动态检测结果不可以用来直接对比;京沪高铁桥上轨道周期不平顺的桥跨长度占比随着时间发展逐渐增大,开通4年后占比持平至约66%,桥上轨道周期性不平顺峰值均值、标准差及变异系数分别约为2.28 mm,0.57 mm和0.25;开通5年后98.4%,99.9%和100%的桥上轨道周期性高低不平顺峰值分别小于5,6和7 mm;当连续多跨简支梁徐变值均大于3 mm时,线路TQI高低已超过规范管理限值,建议通过轨面设置反预拱度,避免由梁体徐变带来的大面积轨道精调作业。     

徐变上拱对桥上纵连无砟轨道线路动力影响

研究目的:高速铁路预应力桥梁会出现徐变上拱,而高速铁路对线路平顺性要求高,预应力桥梁徐变上拱引起的不平顺对高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁耦合系统有何影响,是工程界十分关注的问题。本文基于列车-轨道耦合动力学理论,建立考虑无砟轨道-桥梁系统各部件间接触状态非线性的高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁三维有限元耦合动力学模型并进行相应验证,运用所建模型,对列车在桥上纵连板式无砟轨道线路桥梁徐变上拱地段高速行驶时耦合系统的动力特性进行研究,旨在探讨其影响规律。研究结论:(1)桥梁徐变上拱对车体振动加速度影响非常显著,对桥梁振动加速度虽有影响,但不太显著;(2)桥梁徐变上拱对最大轮轨力、钢轨最大正弯矩、扣件最大拉力、轨道板和底座板纵向最大拉应力、CA砂浆最大压应力均有一定的影响,但影响规律不一,对最大轮轨力影响比较小,而对钢轨最大正弯矩、扣件最大拉力、轨道板和底座板纵向最大拉应力、CA砂浆最大压应力影响则比较大;(3)桥梁徐变上拱引起的无砟轨道-桥梁间局部脱空对高速列车-纵连板式无砟轨道-桥梁耦合系统动力特性有显著影响;(4)本研究成果可为高速铁路桥上纵连板式无砟轨道线路徐变上拱大小控制提供理论依据。     

考虑混凝土徐变效应的城市轨道交通标准简支梁桥铺轨时机研究

为保证城市轨道交通轨道平顺性和后期行车安全,文章运用Midas软件建立简支梁桥-无砟轨道/二期恒载加载周期徐变模型,结合对简支梁张拉后不同铺轨时间监测的简支梁徐变情况,对简支梁铺轨后徐变上拱值进行研究。结果表明：预应力张拉15天后进行轨道铺设与预应力张拉60天后进行轨道铺设相比,跨中徐变上拱值在铺轨后差6mm,在180天时（初期运营）差3.2mm,在1年及10年时徐变上拱值分别相差2.9mm、3.0mm,且15天铺轨后期徐变上拱值小于5mm,满足相关规范要求。相关研究可为其他类似工程中标准简支梁最佳铺轨时机和施工流程的确定提供参考和借鉴。     

成灌城际铁路桥上周期性高低不平顺分析

研究目的:自成灌城际铁路开通运营以来,多次轨道动态检测均发现成灌城际铁路桥上存在周期性高低不平顺。为了动态掌握桥上周期性高低不平顺对动车的安全性和舒适性的影响,本文结合统计方法和动力学仿真技术对桥上周期性不平顺的成因和发展规律进行分析。研究结论:分析结果表明,混凝土的收缩、徐变以及桥梁刚度偏弱是产生桥上周期性高低不平顺的主要原因。此外,桥上的32 m波长周期性不平顺恰好落在160 km/h和200 km/h下列车的敏感波长范围内。相同幅值时,200 km/h时垂向加速度响应最大,160 km/h时减载率响应最大,并且高低不平顺幅值为7 mm时垂向加速度已超过0.15g,即超过了垂向加速度Ⅱ级舒适度指标,应当对桥上轨道不平顺进行整治。     

秦沈客运专线预应力混凝土双线整孔简支箱梁制造工艺

秦沈客运专线列车运行速度达200 km*h-1,为保证列车安全运行及旅客乘坐舒适,对桥上轨道的平顺性要求很高,桥梁不仅应有足够的强度、刚度以及小的后期徐变变形,同时还应具有良好的耐久性,并要求实现快速施工,因此大量使用了预应力混凝土简支箱梁,并主要采用现场预制、架桥机架设的施工方法.预应力混凝土简支箱梁在我国铁路建设中大规模采用尚属首次,没有工业化制造的成熟经验.本文通过跨度24 m预应力混凝土双线整孔简支箱梁模板设计、混凝土配合比试验、混凝土灌注和振捣工艺、水化热温度、张拉工艺和各项摩阻、预施应力效果、顶梁和移梁、梁体弹性上拱及缩短量、徐变上拱等一系列实用性试验和后期静载试验、长期上拱测试的验证,为秦沈客运专线预应力混凝土简支箱梁制造质量提供了保证,也为我国铁路大规模采用预应力混凝土简支箱梁提供了较为成熟的经验.     

纵连板式无砟轨道-PC简支箱梁协同工作分析

研究目的:为研究箱梁发生徐变上拱时底座板与箱梁顶面接触面间发生应力重分布对箱梁徐变上拱的影响,本文在ANSYS有限元平台上建立纵连板式无砟轨道-32 m PC简支箱梁体系的协同工作分析模型,分析混凝土收缩徐变及预应力筋松弛引起的箱梁长期变形及其对滑动层与CA砂浆应力的影响。研究结论:(1)梁-轨体系下箱梁的跨中徐变上拱小于将无砟轨道体系等二期恒载换算成均布荷载施加在单独箱梁结构上的徐变上拱,持荷1 500 d时前者徐变上拱为后者的72. 2%;(2)箱梁徐变上拱使底座板与箱梁之间产生应力重分布,导致梁端附近一段区域的底座板与箱梁之间压应力降低甚至局部出现脱空现象,该区域压应力往跨中方向转移;(3)箱梁徐变上拱亦使底座板及轨道板间发生应力重分布,在梁端附近一段区域的CA砂浆出现拉应力,但底座板与轨道板间尚未脱空;(4)本研究成果揭示了纵连板式无砟轨道-箱梁结构体系的协同工作机理、箱梁长期变形规律及其对层间应力重分布影响,可为深入研究箱梁-轨道体系协同工作提供参考。     

沪杭客专32m箱梁徐变试验相似模型设计方法研究

相似关系设计是模型试验的关键环节。以沪杭客专32 m跨度的简支箱梁为原型,探讨了适合于徐变试验的模型的设计方法,建立了模型和原型的相似关系,设计了简单相似模型梁结构,推导出模型梁与原型梁的弹性上拱和徐变上拱的相似关系。通过对比分析原型梁的弹性上拱推算值、徐变上拱推算值与实测值,验证了相似模型的合理性。     

广深港客运专线连续梁拱后期变形预估研究

研究目的:无砟轨道预应力混凝土梁受收缩徐变的影响,会产生后期徐变变形,引起桥梁的上拱和下挠,并且随着时间的延续这种变形增大,导致轨道的不平顺。研究成桥后不同的铺轨时间及改变成桥吊杆力对主梁徐变变形的影响,并考虑徐变及温度引起的主梁初始变形对该桥进行动力分析。研究结论:对广深港客运专线跨骝岗涌水道(76+160+76)m连续梁拱模拟计算施工过程,分析得知:(1)铺轨时间对徐变变形影响较大,延长铺轨时间,主梁徐变变形变小;(2)成桥吊杆力越大,主梁边跨下挠值和中跨上拱值均变大;成桥吊杆力越小,主梁边跨下挠值和中跨上拱值均变小;(3)考虑徐变及温度引起的主梁初始变形对该桥进行动力分析,结果表明动力性能满足要求;(4)研究成果可应用于大跨度桥梁后期变形的控制。     

基于高低的高速铁路简支梁徐变上拱识别方法

研究目的:现有监测手段难以高效经济地测量高速铁路全线简支梁的徐变上拱量,但可以通过分析轨道动态检测数据实现有效识别。因此,本文选取我国某高速铁路长达7年的检测数据,结合小波分解、极值点搜寻和概率分布拟合,对每一跨简支梁的高低波形进行识别,然后通过波形关键点识别简支梁徐变上拱量,并研究其发展规律。研究结论:(1)波形识别算法对24 m梁和32 m梁的识别准确率分别为94.3%和96.4%;(2)简支梁徐变上拱与混凝土徐变的发展规律相近,利用最小二乘法拟合得到了上拱量发展曲线;(3)在线路开通运营6年后,24 m梁上拱量的中位数在1.5~2.0 mm之间,32 m梁上拱量的中位数在2.0~2.6 mm之间,简支梁徐变上拱的发展趋于平缓,未来的发展空间有限;(4)本研究成果对掌握高铁桥梁变形状态和指导线路养护维修具有参考价值。     

不同刚度的32m简支箱梁动力性能试验分析

研究目的:为研究不同刚度的高速铁路32 m简支箱梁在动车组列车作用下的工作状态,本文对6个图号的简支箱梁(优化前后的250 km/h有砟轨道、250 km/h无砟轨道、350 km/h无砟轨道)的实测梁体竖向挠跨比、自振频率及动车组作用下的动力响应数据进行分析。研究结论:(1) 32 m箱梁自振频率和挠跨比实测值大于设计值,截面优化后的竖向刚度与优化前相比均有所降低;(2)在同一型号动车组作用下,箱梁振动数值大小与梁体刚度大小呈反比;(3)设计速度250 km/h无砟轨道箱梁横向和竖向振动实测值最大,350 km/h无砟轨道箱梁刚度大于250 km/h有砟轨道箱梁但竖向动力响应数值相当,无砟轨道箱梁振动数值大于有砟轨道;(4)同一图号的32 m简支箱梁,当动车组轴重增大、桥上线路不平顺时,桥梁竖向动力响应与线路平顺状态时相比明显增大,会发生超过通常值的现象;(5)本文研究可为桥梁车桥耦合仿真计算、设计优化、运营性能评估提供参考。     

高速铁路预应力混凝土简支桥梁徐变上拱控制初探

对我国３５０余片厂制标准预应力混凝土简支梁上拱度进行统计分析，并研究了国外高速铁路桥梁上控制措施，提出预应力徐变上拱的主要影响因数及减少预应力徐变上拱的有效措施。     

时速350 km高速铁路40 m跨度预应力混凝土简支箱梁徐变上拱控制设计研究

高速铁路跨度40 m简支箱梁由残余徐变上拱控制结构设计。在全预应力体系范围内研究了采用降低跨中底缘压应力、提高预应力合力中心高度、缩短底板预应力束长度、增加梁高、提高混凝土强度等级、推迟二期恒载上桥时间、细化二期恒载分级等7种方法降低梁体残余徐变上拱的效果及适用性。受施工条件、技术经济性等因素限制,建议不采用前5种控制方法,而采用推迟二期恒载上桥时间和细化二期恒载分级的方法来控制40 m跨度简支箱梁残余徐变拱度。     

大跨度无砟轨道连续梁桥后期徐变变形研究

无砟轨道能适应高速铁路高平顺性和高稳定性的要求,但可调性很小。预应力混凝土的后期徐变变形会引起桥梁的上拱和下挠,造成轨道不平顺。本文研究混凝土桥梁徐变变形的原理和计算方法,对现行中国铁路规范、中国公路规范和欧洲混凝土规范中的混凝土徐变系数与试验值作了比较。结果表明。3个规范的徐变系数都较实测值大,中国现行铁路规范的混凝土徐变系数又较另2个规范大,比较保守。对一座85 m＋135 m＋85 m的高速铁路预应力混凝土桥梁,模拟施工全过程,按成桥后10 d和90 d两种时间铺轨,计算分析铺轨后20年间由混凝土收缩、徐变、预应力损失引起的徐变变形。结果表明,按现行铁路规范计算所得的上拱值最大可达20 mm,比按现行公路规范计算大得多;徐变变形对铺轨时间较敏感,成桥后等待90 d再铺轨,后期徐变变形上拱度可显著下降。     

高速铁路跨度40m简支箱梁全预应力体系与部分预应力体系对比分析

通过高速铁路跨度40m箱梁全预应力体系、部分预应力A类体系、部分预应力B类体系的设计和对比,分析了各类预应力体系40m梁的受力性能、残余徐变上拱值及材料用量。结果表明:部分预应力体系的设计主要由运梁荷载工况控制;部分预应力A类体系仅在二期恒载等级大于120kN/m时才能降低残余徐变上拱值,部分预应力B类体系可有效降低各级二期恒载下残余徐变上拱值;与采用全预应力体系相比,部分预应力体系40m简支箱梁的普通钢筋用量和混凝土用量有所增加。     

铁路预应力混凝土桥梁收缩徐变控制技术探索

通过铁路预应力混凝土桥梁设计实例,总结桥上铺设无碴轨道对桥梁变形控制的要求,并针对预应力混凝土梁徐变上拱的控制方法,从设计、结构形式、施工等方面进行深入探讨。     

基于大跨度桥梁变形的桥上车体振动加速度简化分析方法

在分析桥梁变形与轨道变形的映射关系基础上，从轨道平顺性与车体振动加速度的相关关系出发，确定高速铁路轨道长波不平顺采用60 m中点弦测值评价且有效管理截止波长为200 m，通过实测数据的统计分析建立轨道不平顺60 m中点弦测值与车体振动加速度的关系式，据此提出在荷载组合作用下高速铁路大跨度桥梁上车体振动加速度简化分析方法。分析荷载组合下大跨度桥梁变形引起的车体振动加速度时，对于设计阶段，将荷载组合下的桥梁理论变形曲线经200 m高通滤波后计算60 m中点弦测值；对于建成阶段，将桥上实测轨道不平顺消除轨道自身随机不平顺后的轨道线形作为桥梁变形曲线，再经200 m高通滤波后计算60 m中点弦测值，并代入其与车体振动加速度的关系式，得到桥梁变形引起的车体振动加速度。以某长江大桥为例对该方法进行验证。结果表明：采用该方法和车辆-轨道耦合分析方法得到的大跨度桥梁变形引起的车体振动加速度分别为0.39和0.35 m·s^-2，基本一致，验证了该方法在大跨度桥梁上的适用性，以及对大跨度桥梁长波不平顺进行200 m高通滤波的必要性与合理性。     

先简支后连续技术在高速铁路PC桥中应用初探

高速铁路桥由于高速行车平顺性的需要 ,对桥梁的刚度、上拱度等提出很高的要求。高速铁路桥梁中大量采用的是预应力混凝土简支梁 ,为满足技术要求 ,梁高较大 ;连续梁桥的受力和变形性能优于简支梁桥 ,但由于连续梁施工的复杂性 ,影响其在 40m以下跨度铁路桥中的使用 ;采用先简支架设、后体系转换为连续梁的先简支后连续结构和工艺 ,综合了简支梁和连续梁的优点。以高速铁路桥作为应用背景 ,通过对比分析 ,对预应力混凝土先简支后连续梁的施工、构造、受力、刚度和后期徐变上拱度等进行初步的探讨 ,论证其在高速铁路桥梁中应用的优越性。     

高速车辆与桥上道岔动态相互作用规律初探

为揭示高速运营条件下车辆与桥上道岔的动态相互作用规律,建立考虑轮轨间动态接触关系的高速车辆-道岔-桥梁耦合振动模型,并编制相应计算程序CDAVTB。以时速350 km18号道岔布置于6×32 m连续梁上,轨下基础采用底座纵连式无砟轨道为例展开仿真分析,就铺设于我国客运专线桥梁上的引进技术与自主研发高速道岔的动力响应进行比较,并分析桥梁竖向刚度和岔桥相对位置对车岔桥系统动力响应的影响。结果表明:高速道岔铺设于桥上时,各项动力响应均有所增大,道岔结构参数对车岔桥系统动态相互作用的影响较大。随着桥梁竖向刚度的增大,系统各项动力响应呈减小趋势,32 m跨连续梁的ZK荷载挠跨比宜按不大于1/9 000进行设计。岔桥相对位置的变化将导致系统动力响应的较大差异,就32 m跨度连续梁而言,道岔辙叉部分布置于列车运行方向上距离桥墩1/8至1/4跨范围内时最优。