曲线平行布置法在多线桥布置上的应用

研究目的:曲线平行布置法是铁路桥梁设计,特别是在曲线桥梁跨越公路、河流的设计中经常采用的一种布置方法.但通常采用的计算方法仅限于跨度较小的桥梁,为了解决这一局限性,本文将通过实例,研究曲线平行布置法在长达曲线桥梁上的应用. 研究结论:曲线平行布置法在曲线桥,特别是小半径曲线桥设置中,体现了有立交条件和河流通航条件要求的桥梁布置优越性;铁路曲线桥梁设计中通常采用的曲线桥平行布置法计算模式,对于多跨度小半径曲线上的多线桥,将会出现梁缝超过30 cm或梁缝过小等不符合设计规范的问题,此时应根据实际情况进行调整;永定河特大桥曲线调整的经验及总结出的计算过程也可以应用于其它采用曲线平行布置法的曲线桥梁设计中.     

斜拉桥上无缝线路力学分析与调节器布置研究

研究目的:斜拉桥跨度大、梁体长,相比于普通铁路桥梁,其梁轨相互作用关系更为复杂。针对长联大跨斜拉桥上铺设无缝线路的相关研究以及工程应用较少,特别是结构间相互作用、力学行为与伸缩调节器优化布置等研究相对匮乏,本文以新建安九铁路长江特大斜拉桥为背景,建立斜拉桥上无缝线路空间耦合模型,研究分析斜拉桥上无缝线路的结构设计方案。研究结论:(1)斜拉桥温度跨度较大,不设伸缩调节器、全桥铺设常阻力或小阻力扣件时,钢轨强度、轨道稳定性等指标不能满足规范要求;(2)为减小梁轨间相互作用,主梁两端应设置单向伸缩调节器;(3)伸缩调节器尖轨应设置于连续主梁上,铺设常阻力扣件,基本轨位于边跨简支梁、跨越梁缝,基本轨侧可铺设小阻力或常阻力扣件;(4)本研究成果可为铁路斜拉桥上无缝线路设计检算、结构优化及伸缩调节器布置提供借鉴。     

反向曲线铁路桥梁车桥耦合动力分析研究

研究目的:铁路桥梁设在反向曲线上时,相关规范要求需进行充分论证。本文以某车站扩能改造工程中由于受到地形条件限制而设计的反向曲线铁路桥梁为例,采用MSC.PATRAN和ADAMS/RAIL分析软件,分别建立完整的桥梁和列车三维空间模型,分析CRH1动车组在不同车速条件下通过该桥的车桥耦合振动情况。研究结论:(1)通过对桥梁各跨的纵、横向位移,加速度以及脱轨系数、轮重减载率、车体加速度、Sperling舒适性指标等动力性指标计算结果的分析可以得到:CRH1动车组以70~90 km/h速度通过该反向曲线铁路桥梁时,车辆的脱轨系数和轮重减载率随着车辆的行驶速度增加而增加,桥梁各跨的竖向和横向振动位移较小,桥梁竖向和横向振动加速度小于规范规定的限值;(2)该桥梁具有较大的纵、横向刚度,满足列车运行的安全性及舒适性要求;(3)由于受到地形条件限制而设计的反向曲线桥梁方案是可行的;(4)本研究成果能够为位于反向曲线的铁路桥梁车桥耦合振动研究提供参考。     

新白沙沱长江六线特大桥桥面布置方案研究

研究目的:渝黔铁路新白沙沱长江六线特大桥受控于地形、通航、行洪、环保、桥位等诸多因素,主桥采用(81+162+432+162+81)m六线桥跨越长江。在世界范围内,目前还没有六线Ⅰ级铁路大跨度桥建成的实例,结合线路条件、桥梁工程的情况,进行桥面布置方案研究。研究结论:(1)基于经济性、景观效果、施工便利性以及桥位条件等因素,主桥推荐采用钢桁梁斜拉桥方案;(2)根据两端线路条件,并在国内外公铁两用大桥建设调研的基础上,确定了六线分层"上4下2"的总体布置方案;(3)比较了三片主桁倒梯形断面方案、两片主桁外设托架断面方案、两片主桁倒梯形断面方案、两片主桁矩形断面方案,研究结果表明,最优的桥面布置为两片主桁矩形断面正桁方案;(4)本研究成果可为多线铁路桥梁或者公铁两用桥梁设计提供参考。     

航测平面图中铁路沿线桥址区地面点高程提取方法

在铁路桥梁外业勘测设计中,尤其是在我国高速铁路全线桥梁所占比重大的情况下,耗费人力物力最多的就是航测平面图中铁路沿线桥址区地面点高程的提取.通过分析航测平面图中铁路沿线桥址区任意地面点与控制点和等高线的13种位置关系,提出依据航测平面图中控制点和等高线计算铁路沿线桥址区任意地面点高程的插值计算方法.根据线路中直线、缓和曲线和圆曲线的几何关系,推导沿线跟踪算法,以精确计算指定里程的坐标位置.将根据以上算法编制的桥址区地面点高程提取程序应用于铁路桥梁外业勘测设计中,实现了铁路沿线桥址区任意地面点高程从航测平面图中的快速、准确提取.     

桥梁温度分布情况对桥上无砟轨道的影响分析

研究目的:为研究不同桥梁温度分布情况对无缝线路的力学特性和轨道静态几何形位的影响,根据梁轨相互作用理论和有限元法,建立简支梁桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路计算模型,分别分析在桥梁均匀温度荷载和不均匀温度荷载作用下无缝线路的受力与变形情况,并研究两种温度荷载对轨道静态几何形位的影响。研究结论:(1)在桥梁不均匀温度荷载作用下,无缝线路受力和变形与桥梁均匀温度荷载作用下的计算结果存在较大的差异性;(2)两种桥梁温度荷载作用下,轨道几何形位会产生一定的改变,且均对高低偏差和水平偏差影响较大,而对轨距偏差和轨向偏差影响较小;(3)当桥梁阴、阳面温差为30℃时,高低偏差最大值为-3.23 mm,大于其相应的限值±2 mm,因此在进行桥上无缝线路设计时不可忽略梁体温差对轨道几何形位的影响;(4)建议在进行高速铁路桥上无砟轨道无缝线路设计时,采用桥梁均匀温度荷载进行加载,而在检算时,采用桥梁不均匀温度荷载进行加载;(5)本研究成果对简支梁桥上无砟轨道无缝线路设计具有参考价值。     

公路跨铁路桥梁转体施工设计

提出一种适用于跨铁路桥梁的挂篮现浇转体施工设计思路。介绍某上跨铁路立交桥的孔跨布置原则及横断面设计要求,采用Midas Civil软件,建立曲线、直线模型进行分析计算,得到桥梁转体前的不平衡弯矩;结合挂篮现浇施工方案,提出转体系统偏心设置及砂箱布置的方法,并总结了该类桥梁转体系统的设计步骤。梁体的曲线设计对桥梁的应力、扭矩影响较大,且转体时不平衡弯矩较大,在转体系统设置偏心后,最大不平衡弯矩会出现在梁体挂篮现浇施工的过程中。通过对各施工阶段砂箱施加压力,保证了结构的安全。研究成果可为同类桥梁设计提供借鉴。     

后加预应力拉索加固铁路桥梁的力学性能研究

研究目的:针对铁路桥梁横向刚度不足的问题,提出一种后加预应力拉索快速加固铁路桥梁的方法。该方法不影响列车的正常运行,可以明显缩短加固施工周期,减小运输损失,保障整条线路的安全运营。本文主要研究拉索布置位置、拉索初应力、拉索布置角度对铁路桥梁动力性能的影响,并给出相应的工程建议值。研究结论:(1)布置的拉索层数越多,桥墩横向一阶频率提高得越多;拉索应优先布置在墩顶到距墩顶1/3墩高范围内;(2)拉索索力不宜过大,保证拉索绷紧即可;(3)当拉索与墩体角度达到50°时,桥墩横向一阶频率达到最大值,为便于施工,可把拉索都固定于同侧较长拉索的地面锚固系统,较长拉索与墩体成45°时加固效果较好;(4)实际工程应用时,应根据桥墩具体特征确定拉索的布置方案;(5)该研究结论可用于铁路桥梁桥墩横向振幅超限加固。     

增设黏滞阻尼器加固铁路桥梁的减震控制分析

研究目的:基于大地震中铁路桥梁因为墩梁横向位移过大造成的落梁等破坏,本文提出在T梁和墩顶之间增设黏滞阻尼器对桥梁进行减震控制的加固方案。以采用圆端型桥墩的某混凝土简支双片式T梁铁路桥为例,通过ANSYS软件建立桥梁结构模型,选取4条地震动记录,分析地震作用下不同墩高时桥梁的动力响应;选取两种液体黏滞阻尼器的加固布置方案,分析不同的阻尼器布置位置对桥梁墩顶的横向位移以及墩梁横向相对位移的影响规律,研究阻尼器不同设计参数对桥梁耗能减震的效果,结合阻尼器优化得到的参数并最终选定一种效果较好的加固方案。研究结论:(1) 8度罕遇地震作用下,墩顶位移和墩梁相对位移较大,超出了铁路桥梁的允许位移值;(2)随着墩高的增大,墩顶位移随之增大,而墩梁相对位移的变化规律不明显;(3)本铁路桥梁加固时液体黏滞阻尼器的推荐参数为阻尼速度指数a=0.3,阻尼系数C=5 000 k N·(s/m)a;(4)液体黏滞阻尼器能够显著降低地震作用下的墩顶位移和墩梁相对位移,消能减震作用显著;(5)本研究结论可用于既有铁路桥梁的抗震加固及减震控制。     

上海地铁11号线(北段)无缝线路设计

结合上海城市轨道交通11号线建设的实际需要,通过研究城市交通轨道纵向力的传递机理,建立桥上无缝线路纵向力线桥墩一体化计算模型,进而进行无缝线路钢轨附加力计算,指导桥墩刚度优化设计;无缝线路设计主要包括:锁定轨温设计,钢轨伸缩调节器布置,轨条和扣件布置设计,以及进行钢轨强度和稳定性检算,断缝和防爬检算等内容。     

竖曲线上接触网吊弦长度的修正计算

从线路竖曲线线形设计原则和接触网链形悬挂线索计算的基本理论入手,分析了线路竖曲线对接触网吊弦长度的影响,建立了圆形竖曲线和抛物线形竖曲线上接触网吊弦长度的修正计算方程,提出了竖曲线上接触网吊弦修正计算的考虑原则.通过对接触线采用圆形竖曲线和抛物线形竖曲线2种布置方式的对比计算,得出了在最大弛度相等时2种竖曲线近似相同的结论.在此基础上,解决了采用圆形竖曲线布置的接触线自身承担的自重的计算问题.理论分析、算例和工程应用证明,数据吻合一致.适用于常速铁路和高速铁路竖曲线上接触网的吊弦长度修正计算.     

坡度对连续梁桥梁端扣件上拔力的影响研究

研究目的:大跨桥梁上铺设无砟轨道时,桥梁坡度、桥梁跨度及梁体温度变化会对梁端扣件受力产生影响,本文通过建立坡度桥梁扣件受力分析计算的有限元模型,研究连续桥梁位于坡道上时梁体坡度、梁体温度变化、桥梁温度跨度以及相邻简支梁桥固定支座布设位置对梁端扣件受力的影响。基于线路运行条件下可能发生的不利荷载组合,从扣件受力角度出发,确定不同墩高、不同温度跨度连续梁桥适应的坡度限值,为山区大跨桥梁上的无砟轨道设计提供理论指导。研究结论:(1)考虑坡度上桥梁变形对扣件受力影响时应考虑桥梁坡度对扣件受力方向的影响;(2)坡度桥梁梁缝处扣件受到附加力最大值随着桥梁坡度、温度变化幅度、连续梁温度跨度的增加而呈线性增大,而相邻简支梁固定支座位于下坡段时对扣件受力较为有利;(3)考虑线路运营中出现的最不利荷载组合,从梁端扣件受力不超限出发得到不同桥墩高度、不同温度跨度连续梁桥适应的坡度限值,在梁缝处铺设过渡板时可以大幅度提高连续梁桥适应的坡度限值;(4)该研究成果可用于指导山区铁路桥梁和无砟轨道设计。     

黔张常铁路桥梁总体设计

研究目的:黔张常铁路沿线地形地质条件极其复杂,可溶岩分布广泛,环保要求高,为降低岩溶区段工程建设的风险,采取了高线位的线路方案。本文通过系统总结复杂山区岩溶地质条件下桥梁工程特点,研究给出可溶岩区桥梁结构选型、岩溶区基础处理措施的原则,并分析总结两座矮塔斜拉桥技术特点,为同类桥梁提出经济合理的桥式方案选择。研究结论:(1)岩溶山区铁路地质条件复杂,桥梁结构选型应以合理跨越、有效避让为原则;(2)溶洞的处理应视其分布特点采取不同的应对措施;(3)矮塔斜拉桥结构刚度大、动力特性优,斜拉索加劲可有效控制混凝土结构的徐变变形,可作为同类型特点铁路桥梁的首选;(4)本研究成果可为复杂山区、岩溶区铁路桥梁设计提供借鉴和参考。     

铁路桥梁上线路设置短夹直线反向曲线的研究解决思路

针对《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)中规定"桥上应避免采用反向曲线"与《铁路线路设计规范》(GB50090.1—2006)中"明桥面桥不应设在反向曲线上"不一致的情况,通过分析总结多条线在铁路桥梁上线路设置短夹直线反向曲线存在的具体问题与解决办法,提出其他铁路项目在具体设计中处理此类问题可借鉴的解决思路:铁路设计一般情况下应遵循"桥上应避免采用反向曲线"的选线理念;困难条件下,应采取较好的线路条件,反向曲线的夹直线长度最少应满足1列运营列车长度;特殊困难条件下,桥梁上反向曲线夹直线长度不满足1列运营列车长度时,应通过线路平纵断面优化、桥改路等多方案经济技术比较辅以相关研究(如仿真检算)进行充分研究论证,以确定最终方案。     

中低速磁浮交通简支轨道梁设计研究

为研究选择合适的中低速磁浮交通简支轨道梁结构型式,基于中低速磁浮交通的特点,分析国内外磁浮线路的桥梁型式及跨度;以长沙中低速磁浮为工程背景,在满足使用功能、技术经济性、美观及养护等要求下,对比分析了各梁高、梁型条件下轨道梁的差异,研究选取合理桥梁跨度、结构型式,并对梁部的构造设计和接口设计进行了初步的论述。得出以下结论:(1)对比国内外磁浮线路的桥梁型式及跨度,综合已建工程实例和长沙磁浮工程可行性研究及初步设计阶段比较结果,高架区间拟采用梁高2. 1 m、跨度25 m简支梁为主;(2)综合考虑技术经济性、施工便捷性、线路后期维护、景观效果等,轨道梁采用并置单线箱梁方案;(3)针对轨道梁进行横联设计及曲线轨道设计,同时兼顾桥上设备、电缆等的布置及疏散、检修通道的空间设置,完成其接口设计。     

基于AI的桥梁自动布跨及三维可视化技术研究

在铁路桥梁布跨设计过程中，存在工作量大、自动化水平不高、方案展示不直观等问题。为优化桥梁方案设计、提高桥梁布跨设计效率，提出一种基于AI的桥梁自动布跨及三维可视化方法。针对桥梁人工布跨效率低的问题，引入强化学习的人工智能算法，根据桥梁布跨原则，自动计算桥墩位置，优化桥梁设计方案，提高桥梁布跨效率；针对方案展示不直观的问题，基于Cesium平台，构建三维地理环境场景，读取线路数据，定制桥梁参数模板，创建和展示桥梁方案模型。基于上述方法，开发了桥梁自动布跨及三维可视化软件，实现了AI自动布跨及真实环境场景下的桥梁方案展示。在某城际铁路中，应用桥梁自动布跨和三维可视化技术进行桥梁设计方案的比选和优化，为设计决策提供技术依据，证明该方法在实际工程项目中具备可行性和实用性，有助于减少人力资源的浪费，提高设计效率。     

一种新型跨线桥——连续钢箱梁设计

研究目的:跨越既有线桥梁的结构选型不但要考虑施工方法、施工进度,更重要的是要考虑下方既有铁路的运营安全。合理的结构选型不但能保证工程顺利完工,同时对下方的线路运营干扰达到最小。连续钢箱梁是一种新型的铁路桥梁结构形式,其封闭的结构外形能有效规避施工时杂物坠落,同时具有灵活的配孔条件,且无需临时墩施工,适用于施工空间受限的桥梁,是跨越既有线最优的选择。基于此,本文以大西线联络左线特大桥为工程背景,对钢箱梁的计算方法、温度取值、桥面混凝土断缝方式以及支座处应力集中问题等进行探索。研究结论:(1)按全桥建模和简化计算对全桥进行了计算,并作出了对比;(2)对于不均匀升温,现行规范仅对混凝土箱梁及带混凝土桥面板的钢结构作出了规定,而对钢箱梁结构尚未作出规定,本次设计中参照英国规范BS 5400进行取值;(3)对桥面板混凝土采取部分断开的断缝形式;(4)桥梁支撑处依托底板纵横向加劲肋,在底板支承处局部灌填微膨胀混凝土,钢板与混凝土之间采用密布剪力钉连接,可以充分利用混凝土良好的受压性能及钢材优越的抗拉性能,有效提高该处的支承刚度,显著优化该处的应力分布;(5)该研究成果可为今后同类型桥梁的设计提供参考和借鉴。     

杭州湾跨海铁路大桥总体设计与关键技术研究

研究目的:南通至宁波高速铁路杭州湾跨海大桥将是世界上距离最长、建设标准最高的高速铁路跨海桥梁,建设条件复杂,国内外可借鉴的工程经验少,工程建设面临巨大困难和挑战。基于项目特点,提出超长距离跨海桥梁总体设计思路,研究450 m级大跨度斜拉桥铺设无砟轨道、80 m跨径超长联混凝土连续梁无缝线路及超长距离跨海铁路大桥四电设备集约布置、应急救援、运营维护等典型的关键技术,以期为项目决策提供依据,也可为其他跨海铁路工程建设提供参考。研究结论:(1)选择海盐西通道以桥梁方式跨越杭州湾、修建双线铁路桥梁是合适的;(2)杭州湾跨海大桥3座航道桥宜铺设无砟轨道,全桥不限速;(3)超长距离引桥宜采用80 m跨径超长联混凝土连续梁无缝线路,设置钢轨伸缩调节器;(4)超长距离跨海铁路大桥四电设备宜集约布置,设置海上四电平台和墩顶集成平台;(5)超长距离跨海桥梁宜设置紧急救援站,集中救援与随机救援相结合;(6)超长距离跨海铁路大桥宜根据工务、电务、供电运维需求,合理布置运维通道。     

反向曲线客货共线铁路桥梁车桥耦合分析

将车桥耦合动力学引入反向曲线铁路桥梁的动力响应分析,以某改线工程新建线路(设计速度为120km·h-1)上的反向曲线客货共线铁路桥梁为例,将车线动力分析软件与桥梁动力分析方法相结合,进行某普速客车及重载货车通过该反向曲线桥梁时的车桥耦合分析。结果表明:货车可以80km·h-1速度通过该反向曲线铁路桥梁,客车应在该反向曲线铁路桥梁的600m小半径曲线段限速100km·h-1;反向曲线的存在对车体横向振动加速度的影响比垂向大,随着车速的提高,车体垂向振动加速度逐渐增大,而车体横向振动加速度在超高均衡速度下最小;反向曲线铁路桥梁需警惕垂向及横向共振的影响,尤其在小半径曲线段桥梁的动力响应易超出安全限值。     

铁路线路勘测设计一体化需解决的几个问题

论述铁路线路勘测设计一体化的必要性和可行性，指出一体化是大势所趋，必须充分发挥计算机的优势，搞好一体化设计，同时要认真研究解决实现一体化过程中出现的问题，妥善完成由纸上设计到计算机设计的过渡。