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。     

增设黏滞阻尼器加固铁路桥梁的减震控制分析

研究目的:基于大地震中铁路桥梁因为墩梁横向位移过大造成的落梁等破坏,本文提出在T梁和墩顶之间增设黏滞阻尼器对桥梁进行减震控制的加固方案。以采用圆端型桥墩的某混凝土简支双片式T梁铁路桥为例,通过ANSYS软件建立桥梁结构模型,选取4条地震动记录,分析地震作用下不同墩高时桥梁的动力响应;选取两种液体黏滞阻尼器的加固布置方案,分析不同的阻尼器布置位置对桥梁墩顶的横向位移以及墩梁横向相对位移的影响规律,研究阻尼器不同设计参数对桥梁耗能减震的效果,结合阻尼器优化得到的参数并最终选定一种效果较好的加固方案。研究结论:(1) 8度罕遇地震作用下,墩顶位移和墩梁相对位移较大,超出了铁路桥梁的允许位移值;(2)随着墩高的增大,墩顶位移随之增大,而墩梁相对位移的变化规律不明显;(3)本铁路桥梁加固时液体黏滞阻尼器的推荐参数为阻尼速度指数a=0.3,阻尼系数C=5 000 k N·(s/m)a;(4)液体黏滞阻尼器能够显著降低地震作用下的墩顶位移和墩梁相对位移,消能减震作用显著;(5)本研究结论可用于既有铁路桥梁的抗震加固及减震控制。     

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。     

采用改变桥墩横向刚度治理桥墩横向振幅过大病害的实践

利用工程实例来说明通过增大桥墩横向刚度,提高其自振频率,使其有载自振频率和强振频率不能接近或产生共振,从而达到减小墩顶横向振幅的目的,表明该加固理论是正确的,施工方法是可行的。     

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.     

盾构近距离下穿铁路桥墩的加固措施研究

地铁盾构隧道下穿既有铁路桥梁桥墩施工不可避免地会对周边岩层产生一定的扰动,导致铁路线路的不平稳,进而危及行车安全。以济南地铁9号线工程下穿济莱正线及济南东站铁路枢纽为例,通过Abaqus软件建立数值模型,模拟在不加固、钢管桩加固、钻孔桩加固3种工况下,盾构隧道下穿高速铁路桥梁桥墩引起的变形情况。结果表明：(1)无加固措施情况下地铁右线盾构施工引起的济莱59#墩的水平位移3.6mm不满足设计要求;(2)考虑隔离桩及加固措施后,墩顶变形进一步减小;(3)钻孔桩隔离与钢管桩隔离方案对墩顶的变形控制效果接近,根据工程经济性及现场地质条件,采用钢管柱加固措施较为合适。研究成果可为同类型工程施工设计提供参考。     

复杂条件下顶推小半径连续弯梁设计研究

研究目的:小半径连续弯梁位于变曲率平曲线上,同时纵断面位于竖曲线范围,采用顶推法施工,结构受力复杂,设计施工难度大。本文以朔山铁路32 m+48 m+32 m预应力混凝土连续梁为背景,对采用顶推法施工的弯梁结构受力分析、平竖曲线顶推构造处理措施、桥墩结构尺寸及检算等关键设计问题进行深入研究,以保证顶推施工的可行性和安全性。研究结论:(1)小半径曲线预应力混凝土连续梁采用顶推法施工,应建立空间模型进行结构受力分析,顶推施工过程中应考虑牵引力、导向力、纠偏力引起的主梁水平横向弯矩;(2)顶推梁宜位于平坡或同一坡度上,当主梁位于竖曲线上时,应结合具体情况选择处理方案,对于矢高较小的情况,建议竖向曲梁直做;(3)变曲率小半径曲梁顶推过程中,应根据各控制施工阶段确定主梁在各墩顶的横向偏移值,以确定墩顶滑道及桥墩结构尺寸;(4)弯梁顶推施工过程中,桥墩承受较大的纵横向水平力及弯矩,应对桥墩的强度、刚度进行检算,铁路桥一般采用结构尺寸较大的实体墩,具有足够的抗推刚度,不会发生公路桥柔性墩顶推梁时的爬行状况;(5)本研究成果对今后复杂条件下顶推桥梁设计具有一定的指导意义。     

重载铁路圆柱形桥墩横向振动试验研究

随着我国既有铁路扩能运输的实施,运营列车的轴重以及载运量逐步增加给圆柱形桥墩带来了越来越严重影响,如墩顶横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营。以朔黄铁路圆柱形桥墩为研究对象,理论结合试验分析其加固前后在列车荷载增大的情况下桥墩的横向动力特性,研究不同运营列车作用下桥墩横向振动的规律,评价分析该圆柱形桥墩加固效果,为重载铁路圆柱形桥墩的加固研究和维护管理提供科学依据。     

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。     

植筋技术在既有铁路桥梁加固中的应用

处于深厚软土区的铁路桥梁,桥下堆载与重车通行极易引起桥墩沉降及倾斜等病害。以大丽铁路某特大桥为工程依托,开展植筋技术在既有铁路桥梁桥墩基础沉降病害加固中的应用研究。提出了"桩基加固+既有桥墩植筋连接+包护钢筋混凝土承台"的加固方案,计算分析主控轴力作用下桥墩植筋体的布置形式、承载力、根数及锚固深度等技术参数,并与现场施工数据进行对比,验证计算结果的可靠性。结果表明:(1)采用直径20 mm的植筋,锚固深度为1 000 mm;采用直径25 mm的植筋,锚固深度为1 300 mm。(2)桥墩范围内,最多可以植筋440根;计算得出,在桥墩植筋范围内,植筋根数大于317,即可满足承载力要求。(3)施工设计图的植筋根数采用378是考虑了一定的安全系数及其他因素。工程实践表明,以植筋技术为主的加固方案对铁路桥墩基础沉降及倾斜病害的控制效果明显。