大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究

以某铁路64m单线栓焊下承式钢桁梁桥为研究对象,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,进行提速和扩能条件下的大桥静动力性能试验研究。结果表明:静载作用下,实测大桥杆件应力和跨中挠度均小于理论计算值,挠度、应力校验系数略大于规范通常值,挠度和应力相对残余均满足要求,上下游两片受力较为均匀;不同速度列车作用下桥梁运营性能指标基本满足规范要求,但实测数据均较大,且大于同类型双线钢桁梁桥,空重混编列车引起桥梁更大振动;桥梁基本满足承载能力和使用条件要求,结构处于良好的弹性工作状态,但桥跨结构整体刚度偏弱,安全储备较小,建议对桥梁整体刚度进行加强并对桥梁动力响应进行实时监测。     

银西高铁银川机场黄河特大桥主桥总体设计

银川至西安高铁银川机场黄河特大桥,主桥采用96 m简支钢桁梁与等跨度168 m连续钢桁柔性拱两种结构形式。主桥采用的等跨度连续钢桁梁柔性拱结构,形式新颖、技术复杂。主桥跨越黄河,桥址地震烈度高,冬季冰凌现象严重,可用施工工期短。由于本桥建设条件的特殊性,导致设计施工难度大。为展现主桥设计与施工的特点,对主桥的桥式方案选择、总体布置、桥面设置、吊杆设计、基础设置等进行介绍,并给出主要计算结果及吊杆试验结果,着重对本桥的抗震设计、支座设计、螺栓防落设计中所采用的关键技术进行叙述,最后对主桥采用的创新性施工方案进行说明。     

昌九高铁扬子洲赣江公铁合建连续钢桁梁桥设计研究

昌九高铁为时速350 km的高速铁路,其南昌扬子洲跨赣江中支主桥根据通航、防洪要求跨度采用(78+134+152+134+78) m,该桥为国内首座高速铁路公铁混层合建的大跨径平行弦连续钢桁梁桥,同时该主梁为首座采用带双层挑臂的钢桁梁断面。为掌握该类型桥梁的关键技术及总结该类型桥的设计经验,开展系列研究,运用数值分析的方法,进行结构静动力分析及车桥耦合分析。结果表明：(1)带双层挑臂的钢桁梁断面具有剪力滞效应小、结构整体性强、跨越能力大、腹杆及横梁受力小、行车视野好及造价经济等优点,带双层挑臂的钢桁梁断面为公铁合建桥的适宜断面形式;(2)带双层挑臂的钢桁梁桥,墩顶处上层桥面系、跨中处上层桥面系及跨中处下层桥面系,其轴力主要由桥面板承担,分别占比为61.4%、68.7%及60.0%,墩顶处下层桥面系轴力主要由下弦杆承担,占比为72.5%;(3)带双层挑臂的钢桁梁剪力滞系数为墩顶上桥面(1.49)>跨中下桥面(1.38)>跨中上桥面(1.13);(4)带双层挑臂的平行弦连续钢桁梁桥能满足时速350 km公铁合建桥的行车运行要求,结构静动力性能良好,适用跨径能达150 m及以上。     

铁路下承式连续钢桁梁桥静动力性能评估

成昆铁路复线完工后,部分老线区段将并入复线,并开行时速为160 km的动车组。为评估老线中典型桥梁在开行动车组后的服役性能,通过数值仿真及现场静动力荷载试验的方式,对某3×64 m连续钢桁梁桥的静力及动力性能进行检测与评估。研究表明,静力荷载作用下,主桁杆件最大轴向拉、压应力分别为143.1,175.4 MPa,均小于容许应力240 MPa,结构具有足够的强度安全储备。第34、35、36孔挠跨比分别为1/1 756、1/1 940、1/1 732,均小于规范规定的1/1 250,表明该桥具备通行动车组的刚度条件。各工况下活动支座纵向位移最大值为3.195 mm,小于支座纵向位移允许限值,表明各活动支座工作状态良好。动荷载作用下,主梁振型、自振频率与既有检定结果差异不大,且均小于理论计算值。主梁跨中竖向加速度、主梁跨中横向加速度、桥墩横向振幅及活动支座横向变形均满足规范要求,表明该钢桁梁桥主梁、桥墩及支座等主要组成部分的技术指标均满足行车要求。     

基于SIMPACK的钢桁梁斜拉桥车-桥系统动力性能分析

为研究铁路高速化、重载化引起的车-桥系统耦合动力问题,以新建南广客运专线郁江双线主跨228 m钢桁梁斜拉桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力模型并进行子结构分析、模态分析;采用多体动力学通用软件SIMPACK建立CRH2动车组模型,通过读取桥梁模态信息,在SIMPACK中实现列车与桥梁的数据交换,最终实现车-桥系统动力性能分析。对分析结果进行评估,结论为:当CRH2动车组以设计速度200km/h通过该桥时,列车走行性具有优良的动力性能;以基础设施预留250km/h的速度通过该桥时,除了列车横向总体舒适性指标为良好外,其余列车走行性具有优良的动力性能。这说明桥梁能提供足够的刚度,满足高速列车运行的高平顺性要求。     

京沪高速铁路淮河特大桥96m系杆拱动力性能试验研究

系杆拱桥是一种集拱与梁的优点于一身的桥型,它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起,共同承受荷载。为评估京沪高速铁路淮河特大桥96 m系杆拱的动力性能,检验列车通过时的平稳性,对96 m系杆拱的自振特性和动车组以各种速度通过桥梁时的动力响应进行测试。试验数据表明,该结构形式具有足够的竖向和横向刚度,动力性能良好,能够满足动车组最高350 km/h运行平稳性要求。     

济南黄河特大桥主桥刚性梁架设工艺

正京沪高速铁路济南黄河特大桥是京沪高速铁路工程北京—徐州段济南枢纽的主要环节和国家重点工程。主桥为(112+3×168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥,为四线铁路,ZK活载,下弦铁路桥面采用参与主桁共同受力的正交异形板整体桥面,刚性主梁采用带竖杆的等高度三角形桁架,桁高16.0m、宽30.0m,节间14.0m,     

京张高铁大跨度钢桁梁桥无砟轨道长轨精调技术

高速铁路大跨度钢桁梁桥通常铺设有砟轨道,以避免温度应力下钢梁形变对轨道平顺性的影响。京张高铁官厅水库特大桥为8孔跨度为110 m的钢桁梁桥,其上铺设无砟轨道,对轨道精调提出了新的要求。采用钢梁固定端CPⅢ点自由设站、现场实测梁中CPⅢ点三维坐标的方法来进行控制网复测,采用轨道惯性测量系统进行轨道快速测量,并对其作业模式、测量流程、精度控制、数据处理、平顺性及模拟调整量分析等进行研究。此外,还详细介绍了轨道精调的作业过程,对轨道相对测量、抗拔扣件处理、轨道几何状态的静态质量评价、动检TQI质量指数应用等进行了分析。轨道精调结果表明:该段钢桁梁桥无砟轨道相对测量TQI小于2,设计速度下动检车检测无二级分,达到了较好的效果。     

京张高铁官厅水库特大桥总体设计及创新技术

官厅水库特大桥为冬奥会交通保障项目京张高铁重点工程"一桥两隧"中的"一桥",全桥长9 077.89 m,是全线重点工程。主桥跨越北京市备用水源地、一级水源保护区官厅水库库区,环保要求极为严苛。大桥设计采用多孔曲弦钢桁梁桥式,主桥长度880 m,上部结构为华伦式桁架、钢-混组合桥面,下部结构采用双柱式桥墩,为减少地震位移主桥两端设置阻尼器。桥上铺设CRTSⅠ型无砟轨道,通过整体—局部刚度匹配,控制了桥轨变形,列车设计速度达到350 km/h。主桥采用大跨度顶推法施工,配合超耐候钢桥防腐涂装、长寿命开放式桥面雨水收集系统等创新技术,大幅降低桥梁施工、线路运营、维修养护对官厅水库水体的影响,保护了环境。配套研发了曲弦桁架智能检查车,非检修期可自主装卸回库贮存保养。     

高速铁路四线大跨钢桁斜拉桥主桁研究

目前四线铁路钢桁梁多采用三主桁型式,采用双主桁的四线铁路桥跨度多在200 m左右。当四线铁路钢桁梁采用双主桁时能适应最小线间距要求,减小主桁横向总宽度,并降低主桥和引桥的工程规模及邻近隧站工程量,因此研究双主桁大跨度钢桁斜拉桥在工程上具有重要意义。结合某高速铁路四线大跨钢桁斜拉桥主桁横断面布置及桁梁主要构造尺寸,从结构受力、技术经济指标、不同桁宽所引起的引桥规模等方面研究三片桁与两片桁的主要差别,合理推断出四线高速铁路钢桁梁最小桁宽。同时从主桁腹杆承受较大面外弯矩及用钢量等方面比较四线主桁腹杆采用三角桁与N形桁的区别。最终确定主桁梁采用桁宽24.3 m的双主桁、腹杆为三角形桁式的钢桁架。研究结果表明:四线双主桁钢桁斜拉桥应用到500 m左右大跨度桥中在技术和经济上是可行的。     

徐盐高铁盐城特大桥主跨312 m钢桁斜拉桥总体设计

徐盐高铁盐城特大桥为全线控制性工程,主桥横跨新洋港,采用跨度布置为(72+96+312+96+72) m的双塔双索面连续钢桁梁斜拉桥,半漂浮体系、塔梁之间设置阻尼器及速度锁定装置。主梁采用2片主桁,三角形桁式,桥面为正交异性板整体钢桥面,道砟槽范围内采用热轧不锈钢复合钢板。桥塔为H形花瓶式混凝土塔,塔座以上全高123 m,交接墩和辅助墩采用拱形双柱式门式墩。全桥共设置48对环氧平行钢丝斜拉索,平行索面,呈扇形布置,在塔端采用齿块锚固,在梁端采用锚拉板锚固。考虑施工期间台风影响周期较长且强度较大,利用桥址特点,边跨钢梁采用支架法架设,主跨钢梁利用桥面架梁吊机单向悬拼架设,并配合有效的抗风措施,大幅提高了施工过程中的结构抗风稳定性。     

高速铁路跨度132m再分式简支钢桁梁设计研究

西成高铁上跨西宝高铁及福银高速公路,与西宝高铁夹角仅14.2°,建桥条件复杂,经方案比选后采用1-132 m再分式简支钢桁梁。本桥是西成高铁重难点控制性桥梁工程,是国内首座高速铁路铺设无砟轨道的最大跨度简支钢桁梁桥。对本桥的关键技术问题进行研究,详细介绍本桥的主桁结构形式、杆件尺寸、联结系、桥面系、主桁计算模型及其计算注意事项、主桁及桥面系计算结果、动力分析结果、预拱度的设置、施工方案等。研究结果表明:再分式钢桁梁有效提高结构刚度;采用的正交异性板结构设计参数合理可靠;通过采取梁端设置过渡梁的措施,满足无砟轨道高速行车的要求;桥梁的强度、刚度、疲劳及动力性能等均满足高速铁路规范的要求。     

城市快速路跨铁路跨度160m三主桁钢箱组合梁桥设计

武汉雄楚大街新建高架作为城市快速路,高架桥要跨越南环铁路光谷站咽喉区及在建的地铁2号线南延线,受平面条件及路线纵断面限制,跨铁路高架桥需要160 m跨度,桥面至梁底的结构高度不超过2.5 m。设计新建1-160 m钢桁梁(不等高三主桁)+钢箱梁组合结构,桁架横联采用椭圆形横撑,不设斜撑,横撑与上下弦杆以高强螺栓连接。采用在铁路以外现场拼装,顶推施工跨越铁路的方法,减小对既有铁路的干扰。运用Midas软件建立由桁架梁单元与钢箱板单元组合而成的全桥整体模型进行静力分析、稳定及动力分析和施工阶段分析,并对节点板等局部结构进行有限元细部分析。桥梁布置和施工方法满足边界条件,造型美观,各项计算指标满足要求。     

既有线钢桁梁桥横向刚度加固技术

对提速线路上5座不同跨度横向振幅严重超限的单线钢桁梁的车桥耦合振动进行分析,提出通过加强下弦杆和上、下平纵联斜杆的加固方案,并据此实施加固。桁梁加固前后理论计算和动力测试结果的分析与比较表明,加固后的桁梁自振频率得到明显提高,跨中横向振幅大幅降低,各项动力特性指标均已满足《铁路桥梁检定规范》所规定的允许值,列车的脱轨系数Q/P和轮重减载率ΔP/P也小于《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB5599—85)所规定的限值,加固后各孔桁梁的横向刚度和动力特性已满足货车80 km.h-1、客车160 km.h-1的安全运行要求,且加固费用大幅度降低。     

高速铁路钢箱拱桥动力特性及模型简化研究——以南广高铁西江特大桥为例

为了提高该钢拱桥动力特性的数值模拟精度和效率,针对目前复杂变截面结构普遍处理方法的弊端,自主编写开发出一款截面特性精确求解程序。以肇庆西江特大钢拱桥为工程背景,结合ANSYS软件分析研究该钢拱桥全桥模型和两种桥面系简化模型的自振特性,对该桥在地震波作用下的结构响应进行分析。研究结果表明:(1)采用提出的方法建立的模型的自振特性更接近实测值;(2)提出的模型简化理论在提高效率的同时可以保证分析精度;(3)全桥结构在三向埃尔森特罗地震波作用下除桥面跨中位置外没有发生较大位移变形。     

德大铁路黄河特大桥主桥钢梁结构设计

德大铁路黄河特大桥主桥为1-(120+4×180+120)m下承式变高度连续钢桁梁,需要满足近期单线、远期双线的Ⅰ级铁路行车要求,具有跨度大、结构高的特点。首先介绍主桥的总体布置,而后对设计中采用的变高度"N"形主桁、正交异性整体钢桥面板、空间上平纵联、阻尼器、桥面柔性防水保护层、钢轨伸缩调节器、钢梁防腐涂装要求都作了详尽的说明。最后对钢梁的悬臂施工过程、70t固定式桅杆起重机进行介绍。     

绥佳线佳木斯松花江特大桥设计特点

为改建铁路绥佳线佳木斯松花江桥 ,设计时进行了桥位、桥式综合技术经济的比选。由于水文条件复杂和通航的要求 ,进行了水工模型试验 ;该大跨度钢梁是我国严寒地区采用的最大跨度钢梁 ,钢梁的选材、墩台设计克服厚层冰压力是技术关键。另外 ,还立项研制了一种新型大吨位钢支座———铰轴滑板钢支座     

中俄规范在铁路钢桁梁桥设计中的应用研究

在某国际铁路钢桁梁桥设计过程中,对中、俄两国现行桥梁设计规范计算结果进行对比,同时,采用中国试行极限状态法规范进行试算,比较3种规范的差异性和计算结果的安全储备。中国两种规范设计结果安全储备相差不大,而与俄方规范相比,不同检算项目相差较大,俄方规范对压杆强度控制更为严格,中国规范对疲劳强度控制更为严格。