既有线32 m下承式钢板梁加固方案的车-桥动力仿真分析

为配合沪宁线250 km·h-1提速改造工程,运用车桥耦合振动方法,从车辆和桥梁动力响应角度,对一挠跨比、跨中梁体横向振幅及横向加速度均超过<铁路桥检规>通常值的32 m下承式钢板梁进行加固方案比选.车-桥仿真计算结果表明:加强主梁可以明显提高桥梁的竖向刚度和横向刚度,降低车辆的轮重减载率和车体垂向加速度;增加横向连接系措施可以降低桥梁横向振动加速度;当车速超过220 km·h-1时,可降低车辆的脱轨系数;2种桥梁加固措施几乎不改变车体横向加速度;同时采取加强主梁和增加横向连接系的不同加固方案的效果相差不大.加固后的现场试验表明,该桥的竖向刚度提高明显,比加固前提高约50%,桥梁和车辆的动力响应也均满足相关规定,能够保证提速条件下列车运营的安全性、舒适性和平稳性.     

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。     

铁路钢桥横向刚度限值分析

根据对发生过脱轨事故桥梁的分析,得出桥上列车脱轨的主要原因是桥梁横向刚度不足。多起桥上列车脱轨事故表明:现有铁路钢桥横向刚度限值不能预防列车脱轨,原因是现有桥梁横向刚度限值分析方法不能分析桥上列车走行安全性。基于列车脱轨能量随机分析理论,提出新的铁路桥梁横向刚度限值分析方法。具体步骤是:建立具有安全系数的预防脱轨条件,确定在设计车速下预防脱轨的桥梁横向刚度限值,代入此值检算桥上列车走行平稳性与舒适性。该方法确定的桥梁横向刚度限值既能保证列车平稳舒适运行,又可防止脱轨。运用此方法,制定的提速线32和40 m上承式钢板梁桥的横向刚度限值分别是主梁中心距为2.36和2.55m,提速线3×80连续钢桁梁桥的横向刚度限值是主桁中心距为6.61 m。     

博士学位论文摘要中小跨度铁路桥梁横向振动模拟及适应快速行车结构形式的研究

现代社会的进步、经济发展和人民生活水平的提高对交通运输质量(快速、安全、舒适)提出了更高的要求,为了适应这一需求,近年来我国铁路实施了分批分级的提速计划.客运由100 km*h-1逐步提速到120 km*h-1、140 km*h-1、 160 km*h-1、200 km*h-1,与此同时,货运由50 km*h-1 逐步提速到60 km*h-1、80 km*h-1、100 km*h-1.并正在实施快速和高速客运专线(200 km*h-1～300 km*h-1)的建设.而我国既有线上桥梁大多数为中小跨度(20 m～40 m)简支PC T梁和钢板梁,这些过去不同时期建造的桥梁,当初设计时列车速度不高,当时的规范也未对列车通过桥梁的走行性评定做出规定.在提速中发现空载货车在以大于60 km*h-1速度通过中小跨度桥梁时,桥梁发生了较大的横向谐振,特别是上承式钢板梁,最大横向振幅达12 mm.在客车以大于160 km*h-1速度通过这些桥梁时,横向振幅也大于<桥检规>参考限值.因此,如何通过仿真分析再现桥梁动力响应的理论研究,如何改造既有线桥梁使之满足提速后列车走行性的要求,以及研究适合快速和高速客运的桥梁结构型式,是我们今后的长期任务.     

基于长期监测的车-桥共振分析

以沪昆下行线湘潭湘江特大桥长期监测数据为基础,研究了桥梁应力、振动与客车通行速度的相关性,重点分析了特定速度下的车-桥共振特性。研究结果表明:桥梁横向和竖向均存在明显的共振现象;应力幅值与客车通行速度散点图为单峰形状,客车运行速度在20～40 km/h时应力幅值较大;动力系数随运行速度的增加而增大,但小于安全限值;客车运行速度为35 km/h和50 km/h时,客车的激励频率与桥梁横向1阶自振频率接近,桥梁易发生横向共振,导致桥梁横向振动响应较大,竖向振动幅值随列车运行速度的增加而增大;当客车以25 km/h通过桥梁时,客车激励频率与竖向1阶自振频率接近,桥梁易发生竖向共振,但其竖向振动不明显,应力响应较为显著。建议车辆应尽量避开以上速度通过该桥。     

提速线上承式钢板梁桥横向刚度限值分析

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了预防列车脱轨的桥梁横向刚度限值的制定方法。运用此方法,分别制定了提速线32 m和40 m上承式钢板梁的横向刚度限值。对比该限值与新规范限值可知,新规范限值基本上满足预防脱轨与列车平稳运行的要求。     

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。     

横向振幅超限桥梁上的列车运行安全性分析

采用车桥系统空间振动计算模型,基于列车脱轨能量随机分析理论,对京沪线南京长江大桥128 m简支钢桁梁桥、京通线烟囱沟桥及东沟桥、京广线颖河桥等4座横向振幅超限桥梁的列车运行安全性、舒适性及平稳性进行计算和分析。结果表明:南京长江大桥128 m简支钢桁梁桥允许货物列车以80 km.h-1及以下车速通过;在烟囱沟桥,货物列车宜限速50 km.h-1运行;在东沟桥,货物列车宜限速60 km.h-1运行;在颖河桥,货物列车可以按设计车速(80 km.h-1)及以下速度运行。研究结果已分别被上海、沈阳及郑州铁路局采纳。     

跨度40m半穿式钢桁梁横向刚度研究与控制

沪杭线提速后 ,既有钢梁横向振幅超过桥梁横向振幅参考限值 ,钢梁桥成为限速点 ,通过对钢梁桥的加固以适应沪杭线的提速。     

高速列车与铁路简支组合梁动力相互作用仿真分析

针对中小跨度上承式钢板梁桥在提速时横向振幅过大的问题,提出将钢板梁桥改造成组合桥梁。应用MSC/DYTRAN大型软件对改造后的32m简支组合梁结构进行桥梁动力特性及列车走行性分析。结果表明,当运行速度在140~220km.h-1时,机车车辆的乘客乘座舒适度满足良的标准,改造后简支组合梁结构满足高速旅客列车速度小于220km.h-1的走行性要求。