铁路桥梁刚度描述方法

针对我国新建桥梁跨度和结构形式远远超出现有桥梁设计规范的适用条件,以及国内外桥梁刚度指标和取值存在较大差异,进行铁路桥梁刚度描述方法和预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度的限值研究。提出一种铁路桥梁刚度的统一描述方法,即采用设计荷载下的梁端处桥面(轨面)的横向、竖向转角和扭转角及非梁端处桥面(轨面)的横向、竖向转角和扭转角沿桥纵向的变化率(即曲率)描述桥梁刚度,并推导出大跨度铁路预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度设计参考限值。该方法不仅能方便描述简支梁的刚度问题,与现有规范相衔接,而且能描述规范所不能涵盖的大跨度桥梁和特殊桥梁结构的刚度问题。通过代表性桥梁的车桥系统动力响应计算分析,证明了统一描述方法的可行性和较好的统一性。     

基于考虑无缝线路轨道力的铁路桥梁下部结构刚度控制研究

铁路桥梁设计过程中,尤其是高墩铁路桥梁结构,为了满足规范规定的墩顶刚度标准,下部结构往往体量大,经济指标不合理,且有些非标准大跨度桥梁结构墩顶刚度取值并没有标准可以执行。桥上无缝线路轨道力与铁路桥梁下部结构刚度有着密切联系,互相影响。文章以梁轨相互作用原理为依据,通过建立常用跨度简支梁及其桥上无缝线路共同作用的有限元模型,探究轨道力与墩顶刚度的关系,分析墩顶刚度合理取值的判别标准。结论表明:在保证无缝线路轨道结构和桥梁结构受力安全的前提下,墩顶刚度取值可以适当减小,并给出了非标准跨度简支梁墩顶刚度取值的计算方法和控制标准。     

沿海铁路桥梁动力性能分析

研究目的:沿海铁路甬台温线和温福线是我国最早开工建设的客运专线项目之一,目前已正式投入运营.受复杂自然和地理条件的影响,软土地基桥梁和复杂特殊结构桥梁众多.通过有代表性桥梁工点的动态测试,将测试结果与计算结果进行对比研究,分析评价桥梁结构的动力性能.研究结论:通过实桥的动态检测试验,分析研究桥梁结构的变形、变位、自振频率及加速度等动力性能指标,表明沿海铁路桥梁结构横、竖向刚度较大,动力性能较好,能够满足120 km/h试验货物列车、250 km/h CRH2-010A综合检测车运行安全性和平稳性的要求,可以开行250 km/h动车组.     

大跨度铁路桥梁刚度统一描述方法探讨

研究目的:本文在已建成的桥梁基础上,进一步开展了大跨度铁路桥梁刚度描述方法和预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度的限值研究,以提出一种大跨度铁路桥梁刚度问题的统一描述方法。研究结论:采用设计荷载下的梁端横向、竖向、扭转角及非梁端处横向、竖向、扭转角的变化率(即曲率)描述桥梁刚度,推导了大跨度铁路预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度设计参考限值。该方法不但能方便地描述简支梁的刚度问题,与现有规范相衔接,而且在描述规范所不能涵盖的大跨度桥梁、特殊桥梁结构刚度问题时也非常方便。研究方法和研究成果有利于提高桥梁刚度研究和设计水平,为发展更大跨度桥梁提供技术支撑。     

基于列车动力响应的铁路桥梁损伤诊断方法

以桥梁单元的刚度下降率作为损伤指数,通过列车—桥梁耦合振动理论计算列车动力响应对桥梁损伤指数的灵敏度,并构建立灵敏度矩阵和建灵敏度方程,利用约束优化方法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,实现对桥梁损伤的诊断。应用该方法对1座简支梁桥进行损伤诊断的结果表明:该方法对轨道不平顺不敏感;利用列车车体和转向架的加速度、速度和位移响应均能对桥梁进行准确的损伤诊断,但这3种响应信号中的位移响应最难测量,而且相对于转向架而言,在车体上更容易布置传感器,因此建议优先选用车体加速度和速度响应作为桥梁损伤诊断的输入;该方法既能诊断桥梁单一位置的损伤,也能识别桥梁多个位置的损伤。     

基于线刚度比的提梁机结构动力特性分析

研究目的:针对大吨位提梁机经常需要根据施工现场情况进行改造,而在常规改造过程中容易忽略结构动力特性变化,进而引起不必要的工程事故这一问题,以提梁机支腿与主梁线刚度比为主要研究参数,研究支腿高度变化对动力特性的影响规律,以便能够给提梁机改造和设计提供参考。研究结论:(1)提梁机纵向和横向动力性能对提梁机支腿与主梁线刚度比的变化非常敏感,线刚度比的改变会导致振动频率和振动模态发生较大变化;(2)提梁机竖向动力性能对提梁机支腿与主梁线刚度比变化的敏感程度较低,但对竖向荷载变化则非常敏感;(3)线刚度比对起升动载系数影响较为明显,需仔细研究动载系数变化,以保证提梁机运行安全;(4)本研究根据实际工程进行,成果可用于提梁机改造和新产品设计开发。     

影响桥梁下部结构刚度的主要因素

通过对桥墩纵横向刚度的计算,分析影响桥梁下部结构刚度的主要因素:墩高、桩间距、桩的布置型式、柱桩的桩长、桩的自由长。桩基础的设计以采用小直径钻孔桩、行列式布置、尽可能加大桩的横向间距为原则。     

铁路简支梁桥下部结构加固效果定量评估方法

研究目的:长期以来,铁路部门一般采用频率和振幅等动力指标定性评估桥梁下部结构的加固效果,不能建立与加固设计静力学指标的联系,导致设计和检测工作的脱节。为解决这个难题,本文研究将动力检测模态参数转化为静力设计线刚度指标的优化识别模型修正方法,建立基于线刚度的加固效果定量评估准则和评估流程。研究结论:(1)以实测频率和振型为输入,采用模型修正方法可识别下部结构的线刚度;(2)可以利用识别线刚度提高系数对桥墩的加固效果进行分级;(3)对墩身横、纵向等比例加固时,纵向加固效果更加明显;对桩基础进行加桩处理时,横、纵向加固效果显著;采用地基处理加固方案时,横、纵向的加固效果基本相同;对桩基础进行加桩处理时,加固效果显著;(4)通过对某普速重载铁路桥墩加固前后分别进行现场动力测试,对其加固效果进行了评估,结果表明本文所提方法具有较好的应用效果;(5)该研究成果可为铁路桥梁下部结构养护和维修加固工作提供参考。     

铁路桥梁技术状况分层分级评估方法

根据国内外相关规范标准及评定方法,提出了基于分层分级的铁路桥梁技术状况评估体系,该评估体系采用分层分级评定与四类单项指标相结合,以桥梁标准病害库为基础,结合四类劣化等级,从桥梁构件单元出发进行评估,分别进行部件、结构部位、全桥状况评定。该方法不仅可以全面评估桥梁结构状况,还可以对桥梁进行分层分级管理,指导养护维修工作。     

基于层次分析法的铁路桥梁技术状况评估

为全面评估铁路桥梁结构技术状况,结合国内外桥梁评定方法,建立了基于层次分析法的铁路桥梁分层分级评估体系。该方法以桥梁构件为最小单元,结合其劣化等级划分,采用分层分级评定与4类单项指标相结合,分别进行部件、结构部位、全桥状况评定。以一混凝土桥梁为例,计算了当前桥梁结构状况。结果表明:当前桥梁结构状况良好,评估结构与桥梁实际情况相符。建立的评估体系以桥梁病害为基础,结合层次分析法,评估桥梁各层级状况,有利于准确掌握桥梁运营状态,对指导桥梁养护维修具有较大意义。     

基于监测数据的铁路桥梁结构健康状态评估

铁路桥梁作为铁路线上的一种大型结构物,如何保证其在运营期间保持良好的健康状态,对保障铁路运输安全畅通具有重要的意义。对于大型铁路桥梁结构,借助健康监测系统对其进行实时监测,并利用监测数据对其健康状态进行评估,这已成为工程界研究的热门课题。以健康监测系统收集到的原始数据为基础,引入桥梁健康指数BHI来表征铁路桥梁的健康程度,提出了一种适用于铁路桥梁健康状态评估的加权评分法。根据武汉长江大桥的实际监测数据,运用该方法对其进行了健康状态评估。结果表明:该方法简单易懂,可操作性强,评价结果合理可信。     

既有铁路桥梁状态评估指标体系和方法研究

基于大量学者关于桥梁结构状态评估的研究成果,建立既有铁路桥梁结构状态评估指标体系。在总结国内外桥梁状况评估分级和评定标准的基础上,提出基于可靠度理论的既有铁路桥梁状态评估标准。根据层次分析法原理,计算出评估体系的综合集成权值,并结合模糊理论,定义结构平均损伤度,从而形成一套新的基于可靠度理论的既有铁路桥梁状态评估方法。最后,给出一个既有铁路桥梁状态评估实例说明所提出方法的实现过程。     

常用跨度无砟轨道铁路桥梁动力性能试验研究

通过遂渝线常用跨度无砟轨道铁路桥梁的动力性能试验,测试CRH2型动车组和120 km.h-1速度等级试验货物列车通过时的24和32 m预应力混凝土箱梁的自振特性和动力响应。试验结果表明,24和32 m箱梁可以满足这2种列车通过桥梁时的安全性要求;梁体的竖、横向自振频率符合相关规范要求。在这2种列车作用下,梁体跨中挠跨比、挠度动力系数、跨中横向振幅、跨中竖横向加速度、墩顶横向振幅、梁端转角、支座横向动位移、梁缝两侧钢轨支点的竖横向相对位移均符合相关规范要求,但是部分测点的梁体应变动力系数超出设计规范要求。梁体竖横向阻尼比和跨中竖向振幅也均正常。实测24,32 m箱梁跨中挠跨比分别为1/11436和1/12 386,但设计规范值和设计采用值只有1/1 200和1/4 000,且梁端转角只有规范要求的1/10左右,由此可见梁体竖向刚度设计过于保守。     

铁路桥梁设计横向刚度指标限值的研究

结合修订2005年版《铁路桥梁设计规范》,在近期既有铁路桥梁加固试验成果基础上,汇总分析提出对新建铁路桥梁为满足安全行车要求必需的横向刚度控制指标,以满足2004年《铁路桥梁检定规范》的要求,并为(2005年版)《铁路桥梁设计规范》的修订提供桥梁设计中的横向刚度限值指标。     

铁路桥梁裂缝位置识别与目标检测方法探讨

裂缝是铁路混凝土桥梁累积性破损的早期表现形式。由于裂缝形态的非线性和桥梁结构所处环境的多样性,依靠人工作业的桥梁裂缝检测存在耗时长、主观性大、检测精度不高等问题,已无法满足桥梁状态诊断的需求。传统的裂缝图像处理方法过于依赖算法设计者的经验,易导致检测精度不高。针对上述问题,提出一种基于Detectron平台的目标检测模型,利用模型中卷积神经网络(CNN)对输入图像的光线、扭曲旋转、大小变化等高度适应的优点,从大量裂缝图像中学习裂缝特征,实现对桥梁裂缝位置的识别。采用图像分割法建立图像训练集、验证集及测试集,用特征标定工具为数据集作裂缝位置标签,创建由4个卷积层(Conv),4个池化层(Max-pooling)和1个全连接层(FC)共922,368个参数组成的卷积神经网络(CNN),并将学习率调整为0. 001。验证及测试表明,所提出的基于Detectron平台的目标检测模型在数据多次迭代后具有良好的裂缝位置识别精度。用于模型学习的训练集与验证集上,识别精度最优值分别为92. 64%和88. 98%,未被模型学习的测试集上,识别精度最优值为90. 43%。最后,通过与传统图像处理识别技术的对比分析,阐明模型在特征识别上的优劣性。     

无缝线路上铁路桥梁墩台制动力的计算方法

研究目的:制动力是影响桥梁墩台设计的重要因素之一,现针对无缝线路上铁路桥梁制动力的传力特点, 研究在中-活载作用下无缝线路上简支梁桥墩、台顶制动力的分配规律,提出更接近于实际的制动力计算方法、 研究方法:针对无缝线路上铁路桥梁的传力特点,采用将桥梁结构、台后部分路基以及上面的轨道结构作 为一个整体系统共同承受列车制动力的整体计算模型(即线-桥系统),运用有限元程序进行分析、计算。 研究结果:在对等跨度、桥墩等刚度的铁路多跨简支梁桥的墩、台顶制动力进行大量计算的基础上,找出了 影响多跨简支梁桥墩、台顶制动力分配的因素及其变化规律,提出了制动力的实用计算公式。 研究结论:通过对无缝线路上铁路桥梁的墩台顶制动力分配的影响因素分析,提出了铁路桥梁墩台顶制动 力的实用计算方法,经过分析该制动力实用计算方法,使用方便,操作简单,使制动力的计算更接近于实际。     

铁路桥梁墩台刚度对无缝线路的影响

基于梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立线-桥-墩一体化计算模型,以多跨简支梁和连续梁为例,分析不同墩台刚度对桥上无缝线路计算的影响。计算结果表明:钢轨伸缩力与伸缩位移、墩台纵向力均随着墩台纵向水平刚度的增大而增大,但增加幅度逐渐减缓;墩台自身的纵向水平位移会改变梁轨系统的纵向受力情况,当桥梁墩台自身位移较大时,应在桥上无缝线路纵向力计算中考虑其作用;钢轨挠曲力随着墩台刚度增大而增大,桥墩纵向水平刚度对钢轨制动力及梁轨相对位移的影响较为明显,应据此设定其对墩台最小水平刚度的限值;墩台刚度越大,钢轨断缝值越小。为满足断缝值不超限,桥梁墩台设计时应合理确定其纵向水平刚度值。     

遂渝线路基上板式轨道动力性能计算及评估分析

遂渝线是客货共线铁路,客车最高速度为200 km.h-1、货车最高速度为120 km.h-1。运用车辆—轨道耦合动力学理论,在各种列车运营条件下,对无碴轨道综合试验段内路基上板式轨道进行动力学性能分析评估。分析结果表明:速度较低重载货车作用下的轮轨动作用力及轨道变形要比快速客车作用下大得多,但都没有超过各自的限值标准;机车车辆的脱轨系数最大值小于0.8、轮重减载率最大值小于0.6,行车的安全性能够得到保证;线路横向稳定性系数均小于0.7,线路的动态稳定性优良;CA砂浆最大动应力为0.206 MPa,小于1.0 MPa的容许应力,路基面动应力最大值为0.093 MPa,小于0.18 MPa的容许应力;路基不均匀沉降限值由客车的舒适性指标控制,数值应控制在20 mm/20 m以下。     

钢-混凝土连续组合铁路桥梁综合动力性能试验研究

通过对某客运专线的钢-混凝土连续组合板梁铁路桥和连续组合箱梁铁路桥的综合动力性能试验,测试在高速列车通过时钢-混凝土组合连续梁桥的自振特性、动挠度、竖横向振幅、竖横向加速度、墩顶横向振幅、支座位移、脱轨系数、轮重减载率和轨道力等动力响应和安全指标。采用车桥耦合振动理论对2座组合梁桥进行动力仿真分析,对桥梁的动力性能、试验列车运营的舒适性和安全性进行预测,结合已有相关规范,分析实测资料并综合评价2种类型组合梁铁路桥体系的各种性能。试验结果表明,在高速列车荷载作用下,2座组合梁桥梁体及墩身应力增量很小,支座位移也很小;实测梁体竖向自振频率符合相应的规范要求;在高速列车荷载作用下,梁体跨中挠度、横向振幅、竖横向加速度和墩顶横向振幅以及桥梁中跨跨中的脱轨系数、轮重减载率和轨道力符合相应的规范要求。