《铁路桥涵设计规范》中列车横向摇摆力计算沿革

<正> 列车通过桥梁时,由于机车轮轴上平衡重的不对称作用、机车车辆的弹簧作用以及轨道的不平顺,会产生一种作用于轨面的左右摇摆力,对桥梁施加影响。由于列车横向摇摆力的上述产生原因是一种随机现象,同时作用的机率较小,因此是作为一种附加力来处理。在1951年发布并施行的《铁路桥涵设计规程》中,对此问题规定为:“列车之横向摇摆     

城市轨道交通桥梁设计的横向摇摆力与脱轨状态检算

根据铁路车辆及上海轨道交通3号线上实测车辆横向加速度值,建议横向摇摆力取轴重的10%.按目前承轨台构造,车辆偶然脱轨后可能横向偏移左右各1.75m.建议按偶然荷载状态检验桥面板强度及单线桥梁(包括墩身)的整体稳定性.     

上承式钢板梁空间振动计算与加固技术研究

根据列车桥梁时变系统的能量随机分析理论，分别建立列车、上承式钢梁空间振动分析模型，可方便考虑钢板梁主梁横向与竖向弯曲、自由扭转、约束扭转变形及横隔板、横联、平联、刚性连接加固杆件等桥梁局部构件的作用。采用计算机模拟方法，计算了提速列车与常用跨度上承式钢板梁采用各种加固措施前后的空间振动响应-桥梁及机车车辆的振动位移、加速度、列车轮对横向摇摆了、平稳性指标、轮压减载率等时程。根据计算结果，提出了对常用的32m上承式铆接钢板梁、24m上承式铆接钢板梁、20m(B=1.8m)上承式铆接钢板梁的加固方案建议。     

高速列车运行安全性与桥梁防撞墙受力分析

根据列车脱轨能量随机分析理论,实现高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车脱轨全过程分析,计算高速列车抗脱轨安全系数。在不考虑列车纵向冲击,仅考虑列车脱轨摇摆力作用下,推导出高速铁路桥梁防撞墙受力计算公式。结果表明:高速列车在设计车速下的抗脱轨安全系数为2.0以上,脱轨摇摆力为630kN,防撞墙所受到的撞击力为33 002.4kN。鉴于高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车运行安全性完全有保障,且即使有意外情况发生,防撞墙亦无法防止列车脱轨后冲出桥面,因此,建议取消防撞墙。     

双线铁路下承式连续梁拱组合桥列车-桥梁时变系统空间振动随机分析

在列车-桥梁时变系统横向振动能量随机分析理论的基础上,采用26个自由度的列车空间振动模型,以空间梁单元模拟桥梁结构,以普通空间梁元即12自由度的空间梁元来模拟拱及吊杆结构,建立了双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车-桥梁时变系统空间振动分析模型,分别以构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源,进行双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车-桥梁时变系统空间振动响应分析。计算了列车以不同车速通过桥梁的空间振动响应,所得结果可供设计参考。     

双线铁路下承式连续梁拱组合桥列车一桥梁时变系统空间振动随机分析

在列车一桥梁时变系统横向振动能量随机分析理论的基础上，采用26个自由度的列车空间振动模型，以空间梁单元模拟桥梁结构，以普通空间梁元即12自由度的空间梁元来模拟拱及吊杆结构，建立了双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车一桥梁时变系统空间振动分析模型，分别以构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源，进行双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车一桥梁时变系统空间振动响应分析。计算了列车以不同车速通过桥梁的空间振动响应，所得结果可供设计参考。     

基于行车安全的连续轨道桥梁抗震设计研究北大核心

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,以轨道交通中广泛使用的连续轨道桥梁为研究对象,通过建立的地震荷载作用下车—轨—桥系统动力响应分析模型,模拟了列车在不同强度和卓越频率的人工地震波作用下过桥的全过程,分析了车辆类型、地震强度和频谱特征等因素对车辆与桥梁结构动力响应的影响;采用日本关于行车安全度的评价指标(脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力)作为地震时桥上车辆运行安全的评定标准,以列车脱轨临界状态时的桥梁动力响应作为桥梁振动的限值,统计得到了确保地震发生时列车安全运行的桥梁容许横向位移限值和横向加速度限值,绘制了桥梁振动限值曲线,并利用拉格朗日插值法得到曲线的数学表达式。研究结果表明,规范规定的桥梁横向位移限值有时不能满足地震作用下车辆运行安全的要求,对位于地震区的连续轨道桥梁横向振动位移限值的确定需要考虑地震动强度和频谱特性的影响。     

大跨度轨道桥梁在地震及列车倚载作用下的动力响应分析

为探讨实用的轨道桥梁抗震设计方法,通过建立地震荷载作用下车-轨-桥系统的动力响应分析模型,以跨越长江的武汉天兴洲公铁两用斜拉桥为研究对象,运用计算机仿真的方法,模拟了列车在不同强度和频率正弦波作用下过桥的全过程。分析了车辆类型、地震强度和频谱特征等因素对地震发生时车辆与桥梁结构动力响应的影响,以脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力作为评价标准,给出了确保地震发生时列车安全运行的桥梁容许横向位移限值和横向加速度限值,可供轨道桥梁抗震设计时参考。     

对铁路上承式钢板梁横摆振动的剖析

针对铁路上承式钢板梁桥有规律的横向摆振现象进行了剖析，说明了桥梁横向摆振与车体樱花向摆振，轨道测试结果的一致性。利用实例运用车－桥耦合分析程序的钢板梁桥的横向摆振进行了模拟分析，计算结果表明：桥梁的横向摆振系货车转向架转８Ａ的横向摆振所致。文章对钢板梁桥横向摆振的发生机理，抑制桥梁横向摆 正确方法进行探讨。     

铁路高墩桥梁基底摇摆隔震与墩顶减震对比研究

为提高铁路高墩桥梁抗震性能,探讨强震下高墩桥梁减、隔震设计,提出一种适用于顺、横桥向的高墩基底摇摆隔震设计方法。根据铁路高墩减、隔震设计参数确定原则,给出高墩摇摆隔震力学计算模型及其主要参数计算公式。结合某铁路高墩桥梁,采用数值方法分析其基底摇摆隔震效果与墩顶铅芯橡胶支座减震效果,并进行比较。结果表明:墩顶铅芯橡胶支座具有一定减震效果,基底摇摆隔震高墩能靠自重平衡地震作用,隔震效果比墩顶减震效果更好、更稳定;基底摇摆隔震技术还可实现墩底最大地震弯矩不受输入地震动频谱特性的影响。     

基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

广佛江珠城际铁路西江特大桥主桥方案研究

西江特大桥是广佛江珠城际铁路的重要桥梁,为取得主桥合理的桥式方案,遵循"安全、实用、经济、美观"的设计原则,按照单向通航和双向通航的净空要求,采用钢桁拱桥、钢桁斜拉桥及矮塔斜拉桥,对4种桥型设计方案进行对比分析计算,综合考虑施工难度、景观效果、通航条件及工程造价等因素,最终得出双孔252 m钢桁拱桥为推荐方案。     

基于相似原理的磁浮车桥耦合振动研究

为研究磁浮车辆-悬浮控制-桥梁系统垂向耦合振动,基于相似原理建立磁浮车辆-悬浮控制-弹性桥梁垂向耦合动力学模型。结合磁浮车辆及桥梁参数,确定系统各参数的相似比例系数,最终通过系统仿真比较分析原型桥梁与比例桥梁的振动频率及车辆运行时桥梁的动态响应。研究结果表明：基于相似原理的原型桥梁与比例桥梁对车辆运行激扰的动态响应基本一致,两者的一阶振动频率工程意义上基本保持一致。由于比例桥梁的抗弯刚度相对于原型桥梁较小,故其跨中加速度较大约为原型桥梁的5倍。比例桥梁振动加速度最大值出现在车辆进出桥梁阶段。     

构建桥涵勘测技术新体系的研究

为提高桥涵勘测的质量和效率,实现桥涵勘测内外业无纸化衔接,针对当前铁路桥涵勘测技术和测量仪器的发展现状,开发出基于GPS和全站仪的桥涵测量系统及基于摄影测量的三维地形图切断面程序。构建起以GPS为主,全站仪、摄影测量为辅的桥涵勘测一体化体系。     

基于线特征跟踪的铁路桥梁支座振动位移测量方法

针对现有基于结构物表面纹理特征跟踪的支座振动位移测量算法易受光照、背景杂波、运动模糊等因素干扰的问题,提出一种基于线特征跟踪的铁路桥梁支座振动位移测量方法.利用大津法与连通体分析法获取感兴趣目标,并基于感兴趣目标确定线跟踪区域,提高支座位移计算效率;利用一种直线鲁棒检测算子,快速提取桥梁支座振动过程中线跟踪区域中的线目...     

轻型双柱墩桥振动试验研究

结合轻型墩横向刚度合理值研究 ,对某典型的轻型双柱墩桥进行全面综合的动力试验 ,分析研究该桥的动力特性、墩梁体系横向振动、支座对桥梁横向振动的影响及列车通过该桥的抗脱轨安全性 ;综合评估轻型双柱墩桥的横向动力性能。     

薄壁高墩刚构桥稳定性研究简

修建薄壁高墩大跨度桥梁，确保桥墩的稳定性是首要考虑的问题。此文以黔江高速公路某高墩特大桥为例，根据设计的该桥结构和尺寸，基于稳定性理论，建立计算模型利用MIDAS空间计算软件计算5种模态下的安全屈曲系数，据此分析所选用桥墩材料和桥墩高度变化与桥墩稳定性的关系。通过计算与分析，随着所采用混凝土强度等级的提高，结构安全屈曲系数在逐渐增加，且桥墩的稳定性与墩高成反比。为进一步增强桥梁的稳定性，可在顺桥向增加横向支撑。     

基于桥梁基准有限元模型的列车-桥梁空间耦合振动分析

以武汉天兴州公铁两用大桥为研究背景,基于大桥通车前环境振动试验得到的模态识别参数对依据设计图纸建立的桥梁初始有限元模型进行修正,建立反映桥梁真实动力行为的基准有限元模型。基于该基准有限元模型,建立大桥列车—桥梁空间耦合振动方程,采用模态综合法,进行单线行车、双线并行和双线对开工况下的列车—桥梁空间耦合振动分析,并对车辆运行的舒适性和安全性进行评估。结果表明,在上述各工况下,列车通过该桥时,车辆的各项动力学性能指标值均满足规范规定要求,列车行驶的安全性和平稳性均较好;桥梁中跨跨中最大横向位移为1.52 cm,最大竖向位移为10.5 cm,相应的竖向、横向挠跨比分别为1/4 800和1/33 158,均满足铁路桥梁检定规范要求,说明该桥具有足够的横向和竖向刚度。     

基于4D模型的桥梁施工进度动态仿真

针对传统施工进度管理工具在表现方式上的缺陷,提出应用3维可视化进行桥梁施工管理的重要性。结合桥梁3维模型、施工进度和资源强度计划,创建了桥梁施工进度及资源管理4D仿真模型,开发了大型桥梁施工过程3维仿真系统。利用该系统可以结合桥梁3维模型,对桥梁施工进度计划、资源需求情况进行动态模拟,方便用户对施工进度及资源强度等信息进行可视化的预测和查询,实现了桥梁施工项目的可视化管理和控制,为4D-CAD及仿真技术在桥梁施工管理中的进一步研究与应用提供了重要思路。     

FRP夹心桥面板桥的动力特性研究

以1个实际的FRP夹心板公路桥为例,将其简化为等效正交各项异性实心板,采用有限元法对其进行模态分析,用模态坐标法进行车桥耦合计算。考虑路面情况、车辆行驶速度的变化对FRP夹心板桥动力响应及冲击系数的影响,并将计算结果与相同跨度的混凝土板桥的结果进行对比分析。此外,对美国规范AASHTO中冲击系数的规定对FRP桥面板桥的适用性进行讨论。