桥墩横向变位和基础刚度变化对高速铁路行车安全性的影响

以高速铁路32 m多跨简支箱梁为研究对象,采用车桥耦合动力求解方法分析了桥墩横向变位和基础刚度变化对行车安全性的影响。结果表明,墩顶横向变位的安全限值为40 mm,桥墩单独发生变位对行车安全性的影响小于多墩横向变位。跨中横向振幅和墩顶横向振幅随车速的变化具有一定随机性,采用限制车速的方法可有效提高列车运行安全性。桥梁运营安全性指标相较于列车运行安全性指标更加敏感,高速铁路桥梁刚度储备较大,桥墩、梁体、支座等其他构件会减小局部损伤对行车安全性的影响,在日常检查中需重点关注基础局部较大病害。     

铁路桥墩横向刚度设计标准的研究

对国内外铁路桥梁设计规范对桥墩横向变位的限值进行比较分析,指出直接套用国外的限值不符合我国的铁路桥梁及车辆现状;然后,根据设计规范计算了墩顶弹性水平位移并转换为相应的梁端折角,分析实际桥墩的横向刚度,最后提出了与“检规”相匹配的桥墩横向刚度设计标准建议值。     

太白路桥减隔震设计分析

为满足太白路桥的高烈度抗震要求,对该桥进行了减隔震设计分析。利用Midas/Civil软件对该桥进行了非线性时程分析,并对比了减隔震设计前后桥梁的地震响应。结果表明:安装粘滞阻尼器和E型钢支座后,桥梁固定墩的纵向和横向墩底弯矩和剪力都明显减小;桥梁纵向和横向梁端位移也明显减小;固定墩墩顶位移在纵向和横向也减小很多。采用本文提出的减隔震设计方案后,太白路桥能够满足所在地区的抗震要求,大大提高了桥梁结构在地震作用下的安全性。     

轻型墩桥梁横向振动检测与加固研究

研究目的：铁路提速后，大部分轻型墩桥梁横向振幅过大，墩与梁横向刚度不匹配问题十分突出，严重地影响了行车安全，为研究该类桥梁横向振幅过大的原因，提出合理的加固方案，特进行轻型墩桥梁横向振动的检测与加固研究。 研究方法：以某轻型墩铁路桥梁为研究对象，进行了车-桥耦合振动现场检测及分析，进而提出了2种加固方案，并进行了加固效果分析。 研究结果：该桥T梁自身跨中横向振幅基本满足规范要求，但各墩顶横向振幅均严重超限。研究结论：轻型墩横向刚度偏低、墩顶横向振幅过大是导致该类桥梁横向振幅过大的主要原因，本文提出在双柱式墩柱之间增设型钢剪力撑或增设两道横向劲性型钢连接并浇筑微膨胀钢筋混凝土，2种加固方案均能有效地提高轻型墩的横向刚度，控制轻型墩桥梁的横向振幅。     

盾构隧道施工地表沉隆变位影响因素研究

研究目的:探明盾构隧道施工中各制约因素取值差异对地表沉隆变位分布规律的影响。研究方法:本文以某拟建地铁城市区间盾构隧道试验段为研究对象,引入荷载释放系数和纵向等效刚度系数,采用三维有限元法对盾构隧道施工引起的地表横向沉降槽和纵向沉隆曲线进行了研究。研究结果:揭示了围岩条件、隧道埋深和顶推力等因素变化对盾构隧道施工引起地表沉隆变位的影响,运用三维曲线探讨了盾构隧道施工过程中的地表沉隆变位曲线空间分布变化规律。研究结论:围岩条件恶化、隧道埋深减小和顶推力增大都将导致施工引起地表沉隆变位影响的加剧,建议工程施工中采取调整顶推力等措施以降低施工对地表环境的影响。     

铁路桥梁梁墩体系墩顶横向振幅的参数影响分析

文章根据收集到的1000多个我国铁路桥梁桥墩横向振动的试验资料,从桥墩类型、上部结构类型和墩高等方面对我国目前铁路桥墩进行了分类统计。从墩高、自振频率、车速和墩顶横向刚度四个单一参数和相关综合参数两个角度对墩顶横向最大振幅进行了规律分析,提出了综合指标的新概念,以方便进一步对桥墩横向振动规律的研究。     

列车制动作用下铁路简支梁桥桥墩受力试验研究

基于一铁路简支梁桥在25 t轴重列车制动作用下的受力试验测试,分析了制动过程中列车加速度,推算出墩身混凝土弹性模量、墩顶纵向刚度,求得列车制动下的墩顶挠曲力、制动力,并将实测结果与有限元分析结果进行了对比分析。研究结果表明:列车制动加速度在-0.016g左右,墩身混凝土弹性模量为设计值的1.20倍左右,墩顶制动力实测值的变化规律与理论值的基本一致。由于试验实测加速度较小,故根据本次试验结果推算出在列车更大制动力率下该桥的纵向受力,桥墩纵向受力满足设计及运营要求。     

日温下高铁桥墩位移与钢轨变形的映射关系

研究目的:日照温度作用下,桥梁墩身向阳和背阳侧产生温差,从而导致墩顶发生横向位移,进而引起梁体、轨道横向偏移,最终使桥上钢轨产生横向不平顺。为指导桥墩设计和轨道养护维修,本文以高速铁路双块式无砟轨道-简支梁桥为研究对象,采用单位载荷法,分析墩顶横向位移与温差、墩高、墩宽的关系;基于线-桥-墩相互作用原理,推导墩顶横向位移与钢轨变形的映射关系,并提出相应的解析表达式。研究结论:(1)日照温度作用下桥墩墩顶位移与截面方向温差和墩身高度平方成正比,与其截面横向宽度成反比;(2)钢轨随桥墩墩顶横向移动产生的变形与其横向位移成正比,并与扣件间距、钢轨横向抗弯刚度等参数有关;(3)基于墩顶横向位移和钢轨变形之间映射关系的解析表达式,可以根据墩高、墩宽、桥墩温度差等参数,十分方便地得到钢轨横向变形曲线,对于指导桥墩设计和轨道养护维修具有参考价值;(4)本研究成果对于研究桥上其他单元式无砟轨道桥墩横向位移与钢轨变形的映射关系具有参考价值。     

京沪线(下行)滁河特大桥加固及效果测试分析

对加固后的京沪下行线滁河特大桥进行振动测试,包括梁体及墩顶横向最大振幅,加固前后墩顶与承台顶实测横向振幅对比,梁端与相应墩项横向振幅对比,以及桥墩的自振特性.各项数值测试结果均符合<铁路桥梁检定规范>的要求.     

用等效惯矩法计算铁路轻型桥墩的B值

某些形式的轻型墩的横向宽度不能直接量取,因此可以虚拟一实体墩,以建立虚拟实体墩与轻型墩的惯性矩等量方程,解出虚拟实体墩的横向宽度,并以此做为轻型墩的横向宽度,计算出墩顶横向振幅及桥墩横向自振频率通常值。     

城市轨道交通简支梁桥墩顶纵向刚度限值研究

为研究城市轨道交通简支梁桥墩顶纵向刚度限值,建立20孔跨度均为30 m简支梁桥无缝线路计算模型,以钢轨强度、梁轨(板)相对位移和钢轨断缝值为控制指标,分析了墩顶纵向刚度对桥上无缝线路受力特性的影响。研究表明:随着墩顶纵向刚度增大,钢轨伸缩附加力增大,钢轨制动附加力和梁轨(板)相对位移降低;对于简支梁桥,控制墩顶纵向刚度的决定性指标是梁轨(板)相对位移;考虑一定的安全余量,建议30 m简支梁桥墩顶纵向刚度限值为双线240 kN/cm。为降低工程造价,可基于梁轨相互作用原理确定桥墩纵向刚度限值。     

高速铁路长联跨海引桥墩顶纵向刚度研究

墩顶纵向刚度是高速铁路桥上无缝线路设计的关键参数,也是影响跨海大桥经济性的重要因素。为研究长联跨海引桥墩顶纵向刚度合理取值,以某高速铁路长联跨海引桥为研究对象,基于梁轨相互作用理论,针对长联跨海引桥的特点,通过建立线-桥-墩一体化有限元模型进行计算研究,提出不同桥跨设计方案的墩顶纵向刚度建议值。主要研究结论如下：(1)作为长联跨海引桥无缝线路的重要参数,墩顶纵向刚度对无缝线路制动力、梁轨相对位移具有明显控制作用;(2)跨海引桥采用简支梁方案时,32,48,64 m混凝土简支梁的墩顶刚度应大于200 kN/cm, 80 m混凝土简支梁、96 m及112 m钢桁简支梁的墩顶刚度宜大于400,500,600 kN/cm;(3)跨海引桥采用3×80 m连续梁方案时,对于单固定墩连续梁、刚构桥、连续刚构桥3种方案,墩顶刚度限值宜取2 150,500 kN/cm和510 kN/cm(中间支座),240 kN/cm(梁端支座)。     

平行盾构隧道施工地表变位影响因素研究

研究目的:探明平行盾构隧道施工引起地表沉隆变位分布变化规律,及各制约因素(如围岩条件、隧道埋深、隧道净距、顶推力等)的差异对地表沉隆变位量的影响。研究方法:以西安地铁二号线尤家庄至南康村区间盾构隧道研究对象,引入荷载释放系数和等效刚度系数,采用三维有限元法对平行盾构隧道施工引起地表横向沉降槽和纵向沉隆曲线分布及变化规律进行了研究。研究结果:揭示了围岩条件、隧道埋深、顶推力、隧道净距等因素差异对平行盾构隧道施工引起地表沉隆变位的影响,运用三维曲线探讨得出平行盾构隧道施工过程中的地表沉隆变位曲线空间分布变化规律。研究结论:围岩条件恶化、隧道埋深降低、顶推力加大、净距减小等都将导致平行盾构隧道施工引起地表沉隆变位量的增大,建议工程施工中采取调整顶推力、适当增大隧道净距等措施以降低平行盾构隧道施工对地表环境的影响。     

高寒地区高速铁路桥梁下部结构模态参数的变化规律研究

针对高速铁路多跨简支梁桥墩—梁间振动强耦合的特点,采用复合随机子空间模态分析方法和冲击振动试验法相结合的信号处理方法,对高寒地区高速铁路简支梁桥的下部结构在1个完整冻融循环周期内4次动力测试结果进行分析,并对桥梁下部结构的模态参数进行识别,分析冻融循环对桥梁下部结构模态参数的影响规律。结果表明:随着冻结深度的增加,桥墩各阶横向振动频率均会增大,且全桥横向交错振动频率的增大趋势最为显著,最大增幅达36.8%;墩身高度是影响桥梁下部结构模态频率的主要设计参数,墩高对全桥横向交错振动模态的影响大于全桥横向整体摆动模态,随着墩高的增加,全桥横向交错振动频率在3~9 Hz之间变化,全桥横向整体摆动频率在2~4Hz之间变化;冻融循环作用下地质条件对桥墩的模态频率几乎没有影响。     

重载铁路机车牵引作用下简支梁桥墩顶纵向力分析

以重载机车牵引作用下新建重载铁路简支梁桥墩顶纵向力特征为研究对象,应用有限元软件建立梁-轨相互作用模型,开展重载机车牵引工况对墩顶纵向力影响的理论分析,并依托一新建重载铁路开展重载机车满级牵引试验验证。研究结果表明:在重载机车牵引工况下,桥墩刚度存在较大差异,刚度较大的墩台顶承担更大的纵向力;随着桥墩与机车牵引位置的距离增大,墩顶纵向力呈降低的趋势,机车在桥墩正上方牵引时墩顶纵向力达到最大值;重载运输中机车满级牵引计算分析时黏着系数宜按电力机车最大黏着系数选取;牵引工况下各桥墩顶纵向力为桥上竖向荷载(30 t轴重机车)的10%～15%,但小于设计活载(ZH,z=1.2)的10%。     

设计荷载作用下大跨度铁路悬索桥的梁端变位特征

以连(云港)镇(江)铁路五峰山长江大桥为工程背景,基于有限元分析,研究该桥在基础不均匀沉降、温度荷载、风荷载、竖向活载及制动力作用下的梁端变位特征及荷载组合效应。结果表明:梁端纵向位移主要影响因素为温度荷载和竖向活载,其次为纵向风荷载、基础沉降和列车制动力;梁端竖向转角受竖向活载和基础不均匀沉降影响最大;横向极限风荷载和温度荷载对梁端横向位移和转角存在一定影响;主、引桥之间的横向位移差引起梁端横向折角。除考虑梁端纵向位移和竖向转角外,铁路悬索桥在设计时也应关注梁端横向位移和横向折角,可通过结构约束体系、端横梁局部合理设计及主、引桥支座位置优化等措施满足梁端空间变位要求,从而为大位移梁端伸缩装置的设计和梁端区域行车的安全平稳提供有利条件。     

桥墩墩顶横向水平位移限值的研究

结合现行桥梁设计规范的修订工作,对桥墩墩顶横向水平位移的限值进行研究。首先对国内外关于墩顶横向位移的限值进行比较,然后从既有线选择了3种代表情况计算其墩顶位移值来进行统计分析,从而提供确定合理限值的依据,最后提出结论性意见。     

不同设计参数下刚构-连续组合曲线梁桥地震响应敏感性分析

结合大跨、高墩、长联曲线铁路梁桥的工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS,采用反应谱的分析方法,给出了该桥在不同的曲线半径、桥墩墩高、墩梁约束方式下的自振频率和振型,分别按纵桥向和横桥向的激励方式,分析了中跨跨中位移,墩顶位移及墩底弯矩随设计参数变化的规律。结果表明:自振频率受桥墩墩高和墩梁连接方式的影响较大,受曲线半径的影响较小;曲线半径在一定范围内变化时,地震响应变化较小;在纵向反应谱的作用下,桥墩墩高的改变对地震响应的变化规律比较复杂,在横向反应谱的作用下,地震响应有一定的变化规律;墩梁约束方式为约束7的地震响应最小,但综合考虑温度、制动力学因素,应该是原设计约束5最优。     

高速铁路钢混连续梁桥弹性约束体系抗震性能研究

以一座高速铁路大跨度钢混连续梁桥为工程背景,介绍了弹性约束体系及设计参数取值方法,从动力特性、桥墩剪力、墩顶位移等方面对比分析了弹性约束体系、连续约束体系的地震响应,探究弹性约束体系纵向抗震性能。结果表明：与连续约束体系相比,弹性约束体系显著延长了桥梁结构自振周期,且多个主墩协同受力;弹性约束体系有效减小了桥墩纵向剪力和墩顶水平位移,设计、罕遇地震工况下桥墩纵向剪力减震率分别为61.26%、40.56%;罕遇地震工况下,弹性约束多功能支座位移达到弹性位移设计值,纵向水平力由纵向限位装置、弹性约束装置共同承担。弹性约束体系具有良好的纵向减震性能,设计地震、罕遇地震工况下桥墩纵向剪力平均减震率分别为60%、43%。     

连续刚构桥高墩设计关键技术及选型研究

随着我国山区铁路建设事业的发展,高墩大跨桥梁的应用更加广泛。为了研究高墩设计中的关键技术,以准朔铁路大沙沟桥刚构主墩为工程背景,对墩身纵、横向刚度,墩顶弹性水平位移以及高墩的稳定性进行详细论述,介绍不同墩身截面形式的构造特点和适用范围,对刚构墩不同的横向墩身结构类型进行对比分析,并对大沙沟桥横向墩型进行优化设计。总结了高墩设计中的一些关键技术,为类似高墩桥的设计及墩型选择提供参考。