快速复合方法加固铁路桥梁的力学性能研究

研究目的:针对既有线32 m简支T型梁桥在列车提速时横向刚度不足、振幅过大以及重载列车过桥时承载力不足的问题,提出通过预制混凝土横隔板及体外预应力钢绞线对桥梁进行横向和纵向复合快速加固方法,通过ANSYS和多体动力学软件UM(Universal Mechanism)进行桥梁加固前后静力性能以及车桥耦合动力性能分析。研究结论:(1)提速列车过桥时主要问题是横向振幅过大,而横向加固能够有效提高梁体的横向刚度,使桥梁的横向一阶、扭转一阶自振频率显著提升,减小列车过桥时的动力响应;(2)重载列车过桥时主要问题是承载力不足,竖向挠度过大,竖向加固在提高承载力和竖向一阶自振频率的同时,会导致梁体的横向自振频率变小,需在纵向加固同时进行横向加固;(3)证明了车桥系统共振理论推导公式计算结果的正确性以及桥梁加固后发生共振时桥梁的安全性;(4)加固后桥梁能够满足提速列车以及重载列车运营要求;(5)此加固方法适用于工期紧张且不能中断运营的铁路既有简支桥梁的加固。     

铁路预应力混凝土简支T梁横向预应力联结加固施工技术

结合神朔线32m、24m桥梁横向加固工程实践,介绍铁路预应力混凝土简支T梁横向预应力联结加固施工技术。     

铁路常用跨度混凝土简支T梁横向加固方法的研究

以32m及以下既有铁路混凝土简支T梁为研究对象,通过收集资料、调查分析,结合以往提速加固设计经验,对影响双片式T梁横向刚度的主要因素、横隔板加固、增设水平板、加宽桥面板和增加梁中心距等方面进行理论计算分析,研究提高T梁横向刚度、减小横向振幅的合理布置形式,提出满足200km/h行车要求的加固方案,并在运营线路上进行实桥加固及试验,检验加固效果。     

重载铁路并置T梁横向加固运营性能研究

随着我国既有铁路扩能运输的实施,运营列车整列载运量和单列轴重的增加,既有铁路梁体横向刚度偏小引起桥梁振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营。以朔黄铁路32 m预应力混凝土并置T梁为研究对象,以不同轴重运营列车车辆轮对的蛇行波为激振源,采用理论分析、现场实测方法,研究列车通过横隔板加固联结后桥跨结构的横向振幅的响应过程和变化规律,评价梁体的加固效果,为重载铁路并置梁的加固研究和维护管理提供科学依据。     

提速状态下预应力混凝土简支梁受迫振动试验研究

通过对不同车速、不同编组情况下塑黄铁路小唐河大桥预应力混凝土简支梁桥动力性能的检测试验,研究列车提速条件下桥梁的动力特性及其动力响应。研究结果表明:列车以70和75 km.h-1速度运行时,其横向强振频率与桥梁横向自振特性相近,发生共振现象,PCT梁抑振措施应以提高梁体横向刚度为主;车速超过60 km.h-1时,PCT梁最大横向振幅均超过安全限值;PCT梁的横、竖向振动加速度值都不大,均在《铁路桥梁检定规范》规定的限值以内;PCT梁的跨中横向振动频率明显偏低,只有参考值的40%~50%;跨中竖向自振频率较大,竖向挠跨比小于《铁路桥梁检定规范》中的跨中竖向挠跨比通常值,说明梁体具有足够的竖向刚度。车辆编组方式对PCT梁的横向振幅影响较大,C64编组方式时梁体横向振幅最大,C64K编组方式时梁体横向振幅较小。     

海南东环铁路跨度32m双线组合简支箱梁试验研究

为满足海南东环铁路隧道区段预应力混凝土简支梁的运送要求,桥梁设计采用了双线组合简支箱梁。本文针对新设计的跨度32 m后张法预应力混凝土有砟组合简支箱梁,通过理论计算分析和现场试验,检验了箱梁的施工工艺以及在模拟施工、运营荷载下的各项受力性能,并针对试验过程中发现的问题提出了改进建议。试验研究表明,箱梁的制造工艺和刚度、抗裂性、自振频率等受力性能指标满足预制梁技术条件、设计和规范要求。试验研究工作为新梁型的工程应用提供了技术支持。     

重载运输条件下32m预应力混凝土简支T梁横向加固方法研究

随着我国重载运输的持续发展,列车编组增加,车辆轴重增大,运营密度增大,现役桥梁出现横向振动过大危及行车安全的现象。本文以朔黄铁路中比重较大的32 m预应力混凝土简支T梁+双线分离式桥墩+扩大基础的结构形式为研究对象,采用有限元分析结合现场实测的方法,对增加T梁横向联接刚度和桥墩横向刚度的加固效果进行了研究。结果表明:仅增加T梁横向连接刚度,使桥跨结构横向振动得到抑制,仅增加桥墩横向刚度,使桥跨和桥墩横向振动均得到有效抑制,且对桥跨横向振动抑制效果优于增加T梁横向连接刚度,采取同时增加T梁横向连接刚度和桥墩横向刚度的方法对桥跨横向振动抑制效果最优,对桥墩横向振动抑制效果略优于仅增加桥墩横向刚度。     

梁端斜裂缝对重载铁路32m跨度简支T梁受力性能影响研究

以重载铁路32 m跨度简支T梁为研究对象,采用数值仿真分析和现场试验相结合的方法,开展梁端斜裂缝对桥梁受力性能影响研究。结果表明:重载运输快速发展引起桥梁结构主梁结构横向、竖向和纵向受力大幅增加,振动和疲劳加剧,简支T梁端部位置出现大量45°斜向裂缝并迅速发展,斜裂缝引起桥跨结构竖向和横向自振频率降低,桥梁整体承载能力下降,危及行车安全,通过采用粘贴钢板等措施能够达到病害处治的目的。     

重载铁路小跨度桥梁换梁施工及运营性能测试分析

在既有铁路扩能改造过程中发现中小跨径混凝土桥梁产生了较为严重的病害,通过常规加固技术(如粘贴碳纤维)难以满足长期重载运营要求。以一座跨度为8 m的钢筋混凝土重载铁路桥梁为工程背景,介绍了在役钢筋混凝土梁更换为钢梁的施工过程。通过对换梁改造后的桥梁进行运营性能试验,评价了该桥实际工作状态并检验了换梁效果。研究结果表明:换梁改造后桥梁跨中横向振幅、跨中动挠度动力系数、动应变动力系数远小于规范值;与更换前在役钢筋混凝土梁相比,主梁跨中横向振幅降低率约为74. 6%～85. 2%,桥墩墩顶横向振幅降低率约为11. 1%～50. 0%。     

高速铁路常用跨简支箱梁运营性能检定

根据对我国高速铁路桥梁动力性能测试数据的分析和相关研究,将高速铁路常用跨度简支箱梁运营性能的检定划分为抽样桥梁的周期性检定、提速桥梁的检定以及运营状态异常或有重大缺陷和损伤等桥梁的检定3类;检定中以梁体的自振特性、竖向刚度(挠度和梁端转角)和竖向动力响应作为简支箱梁运营性能的竖向评定参数,以梁体和桥墩的横向振幅、无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移作为简支箱梁运营性能的横向评定参数。根据对高速铁路联调联试得到的桥梁动力性能实测样本的统计分析并按可信度97.5%计算,分别给出250和350km·h~(-1)高速列车运行速度下跨度为19.5~39.1m的预应力混凝土简支箱梁运营性能评价参数的建议通常值:梁体竖向自振频率分别为5.0~8.4和5.5~9.9 Hz,竖向阻尼比为2.0%~3.5%,挠跨比分别为1/12 000~1/48 00和1/11 000~1/7 200,梁端竖向转角分别为0.30‰~0.65‰和0.25‰~0.45‰rad,跨中竖向和横向振幅分别为0.20~0.35和0.10~0.15mm,跨中竖向振动加速度为0.25~0.40m·s~(-2),墩顶横向振幅以墩全高与墩横向平均宽度之比在0.5~4.2范围内为条件选取,无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移为0.5mm。针对预应力混凝土简支箱梁运营性能评价参数的测试方法提出建议。     

大轴重运输条件下小跨度板梁静动力适应性研究

大轴重运输条件下,重载铁路小跨度梁病害损伤频繁出现,致使其承载能力和使用性能逐渐降低,安全与稳定问题日益凸显。为研究常见类型小跨度板梁在大轴重运输条件下的静动力特性,以某重载铁路12.0 m跨度低高度整体式预应力板梁(简称整体梁)和并置式普通钢筋混凝土板梁(简称并置梁)为对象,基于现场试验和数值模拟方法,开展静力性能试验、动力性能试验、承载能力分析和提速、提轴条件下动力适应性分析,探索小跨度低高度板梁在大轴重运输条件下的差异性和适用性。研究结果表明：设计静活载作用下,小跨度并置梁和整体梁均处于弹性工作状态,2种类型板梁荷载-挠度、荷载-应变等关系曲线均呈线性变化,且应变和挠度实测数据均小于理论计算值;相同静力荷载作用下,实测整体梁跨中挠度、应变等关键参数均小于并置梁,整体梁具有更大的刚度和承载能力。正常运营列车和提速、提高轴重列车作用下,整体梁横向和竖向频率分别为27.26 Hz和11.21 Hz,其自振频率较并置梁有大幅提高;同时,相同动力荷载作用下,整体梁跨中横向振幅、横向加速度、竖向振幅、竖向加速度和动力系数较并置梁均有明显降低,整体梁具有更大的横向刚度和整体稳定性,满足35.0...     

横隔板对铁路预应力混凝土T梁横向动力性能的影响

针对铁路提速后部分预应力混凝土简支T梁桥横向振 动幅值偏大这一现象,以24m和32m铁路预应力混凝土简支 T梁为研究对象,较系统地分析了横隔板厚度和横隔板开裂对 单跨简支梁横向动力性能的影响规律,这对提高设计质量和对 现有桥梁进行正确的状态评估与加固具有一定的参考价值。     

第二松花江桥跨度30 m简支T梁横向加固试验研究

通过对哈大桥上行第二松花江桥跨度30 m预应力混凝土简支T梁原桥的4种加固方法的动力试验研究,分析了桥梁在旅客列车及货物列车通过时跨中横、竖向振动规律,并从试验结果出发,对桥梁的加固方法进行了总结和探讨,提出了对既有线此类跨度铁路简支T梁的加固建议。     

既有铁路浅基桥墩的加固设计和施工技术

青海省东部湟水河一既有铁路浅基桥墩受常年流水冲刷影响基础和桥墩局部冲刷严重,导致河床对基础的约束强度降低,桥墩自振频率和横向振幅超限,横向刚度严重不足。据此,提出对既有基础底部进行注浆处理,增补桩基和外包钢筋混凝土加固既有桥墩的方法,介绍了主要加固设计内容及主要工序的施工技术。通过理论分析可知该加固设计对于提高桥墩横向刚度和自振频率有显著效果,可为既有铁路浅基桥墩及相关结构的加固提供参考。     

临界参数法在重载铁路轻型桥墩加固中的应用

研究目的:重载运输快速发展引起桥墩振动加剧并影响列车安全运营,针对采用混凝土连接加固双柱式轻型桥墩中加固参数难以选择问题,本文提出一种基于双指标控制的临界参数法并完成实桥工程应用。研究结论:(1)墩身横向刚度和桥墩横向自振频率是临界参数法的两个双控指标,加固厚度和加固高度分别是固定参数和可变参数,在确定临界参数时需考虑加固效果、加固成本和后期维护便捷多种因素;(2)对于双柱式桥墩,加固厚度取大于墩身直径20 cm,60%的原始墩高为临界加固高度,加固后桥墩刚度和自振频率显著提高,增幅均在70%及以上;(3)采用临界参数法进行桥墩加固工程应用,加固后桥墩横向频率增幅接近100%,墩顶横向振幅降低50%以上,加固效果明显,而加固费用、施工难度和工期大大降低;(4)本研究成果可为进一步研究重载铁路轻型桥墩加固问题提供参考。     

外部粘贴预应力碳纤维板技术加固桥梁结构的工程应用与评估

采用外部粘贴预应力碳纤维板技术对金刚桥进行加固。金刚桥是一座已使用40多年的钢筋混凝土简支T形梁桥,开裂严重,抗弯刚度退化,在汽车荷载作用下梁体挠曲变形明显,需要进行加固并提高其通行荷载。根据正截面承载力验算结果,确定在主梁底部和梁肋两侧尽可能接近底部的位置粘贴预应力碳纤维板进行加固,以提高抗弯强度。加固过程中采用结构基座式的预应力张拉设备对碳纤维板施加1 000 MPa的初始应力,并在桥梁支座处通过永久性锚具设置了可靠的锚固。加固完成后采用标准荷载对桥梁进行荷载试验。试验结果表明:应用预应力碳纤维板加固技术,桥梁结构承载力满足加固设计荷载要求,且挠曲变形显著减小,桥梁结构的内力分布得到明显改善。     

采用锤击法对24m预应力混凝土梁的模态试验分析

采用余振法和环境激励法分析桥梁的横向自振频率,很多情况下由于脉动信号的不可控制性而导致试验结果分析较困难,而采用锤击法对桥梁进行激励的模态试验,可以得到较理想的试验结果,能更好了解梁的振动状态,判定结构刚度。通过对大秦线300号桥一孔跨度24 m的预应力混凝土梁的模态测试,分析梁的振型及横向自振频率。     

芜湖长江大桥铁路引桥横向刚度增强施工

芜湖长江大桥铁路引桥部分墩、梁结构需要加强横向刚度以满足铁路提速要求,为此32 m简支T梁采用增设预应力横隔板联接,双柱轻型桥墩采用增加截面并形成"H"截面、植筋联结技术进行刚度补强.介绍该工程设计施工方案及高墩一次性浇筑时采用组合竹胶板模板施工方法.     

九江长江大桥横向振动测试分析

根据九江长江大桥铁路桥运营性能综合试验中的桥梁横向振动响应测试数据,参考国内外的有关规范标准和研究成果,综合分析了大桥的横向刚度和横向动力性能.结果表明:正桥的横向刚度满足要求,横向动力性能良好,能够保证客、货车安全正常运营.引桥梁体具有足够的横向刚度和自振频率,但桥墩的横向刚度偏低,货车作用下横向振幅偏大,特别是转8A转向架货车达到60 km/h后产生的横向摆振导致桥梁横向振幅超出<铁路桥梁检定规范>的限值.     

基于地基雷达的高铁简支箱梁运营性能检定

针对高铁桥梁运营性能参数传统测试方法存在的数据采集设备安装困难、数据传输不稳定、工作效率低等问题,运用地基雷达非接触、高精度、高频率测量技术,对京沪高铁31.5m预应力混凝土双线简支箱梁进行运营性能检定。结果表明:在动车组时速为300km以上、载客运行状态下,检测得到该桥梁体的自振频率为6.823Hz,挠跨比为1/7 150~1/9 450,梁端转角为0.33‰~0.43‰;单线运行条件下梁体竖向振幅为0.13mm,横向振幅为0.07mm;实测动力系数小于运营动力系数;基于地基雷达的检定结果与传统方法检定结果相吻合;简支箱梁的运行性能参数与相关规范规定的通常值相接近;采用地基雷达能够方便、快速、高效地检定出高铁桥梁的梁体自振频率、梁体跨中挠度、梁端转角、运营动力系数、跨中竖向振幅和横向振幅,为我国高铁简支箱梁运营性能检定提供了新的方法。