新建公路桥梁下穿既有高速铁路桥梁安全评估

新建甬台温高速公路拓宽工程以桥梁形式下穿既有杭绍台高铁。为准确计算新建下穿工程对既有高铁桥梁的影响,采用MIDAS-GTS有限元软件建立下穿工程和既有高铁三维空间模型,模拟下穿工程施工过程对既有铁路桥梁变形的影响。研究表明：(1)设计方案满足公铁交叉规范相应条文要求;(2)新建工程对杭绍台高铁23号墩产生的各方向附加位移最大,但均小于规范限值;(3)附加位移与各阶段所施加竖向恒载重量成正比,75%左右的附加位移均发生在第5施工阶段;合理选择结构形式减轻结构自重,可以有效减小附加位移;(4)距杭绍台高铁基础越近,附加位移越大,通过合理布置孔跨和基础形式,可以有效减小附加位移。研究结果表明,新建下穿工程对既有杭绍台高铁产生的风险等级在可控范围内,本项目设计方案总体合理,满足本次安全评估要求。     

临近既有高铁桥梁工程对运营安全性影响分析

对临近某高铁立交工程的基坑开挖、顶进施工、U形槽开挖过程对高铁桥梁的影响进行分析研究。以封闭式路堑下穿高铁桥梁段为背景,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立结构的三维数值模型,模拟由基坑开挖、下穿框架桥结构顶进至U形槽开挖的完整开挖过程,对比分析常规防护方案和加强防护方案对高铁桥梁的影响。分析结果表明:常规支护加固开挖时,桥墩基础处土层最大横向位移影响值为0.5 mm,桥墩基础处土层最大竖向位移影响值为0.8 mm;加强型支护加固开挖时,桥墩基础土层最大横向位移影响值为0.15 mm;桥墩基础处土层最大竖向位移影响值为0.34 mm,加强防护措施可有效控制高铁桥梁的附加沉降量,确保高铁的安全运营。     

新建基坑工程对既有地铁车站的影响及对策

研究目的:某新建基坑位于既有地铁工程安全保护区内,基坑与地铁车站结构水平净距约2.0 m,新建基坑开挖不可避免地会对地铁结构产生影响,为了评定新建基坑在实施过程中对既有地铁结构的影响情况,依托通用有限元软件ANSYS,构筑拟建基坑与地铁结构的有限元模型对拟建基坑开挖过程中地铁结构的响应进行计算分析,以明确新建基坑开挖对既有地铁结构的影响程度,从而采取有针对性的措施。研究结论:(1)新建基坑施工对地铁车站影响显著,主要为基坑开挖及降水等过程;(2)基坑开挖至基底,主体结构未施作时影响最大,结构向着基坑开挖临空面产生位移,地铁结构在基坑开挖至基底时竖向最大位移为26.3mm,水平位移为17.8 mm;(3)建议开挖过程中采取措施尽可能减小新建基坑施工对既有地铁结构的影响,确保新建及既有工程的安全;(4)本研究结论可供类似基坑工程参考。     

特种荷载作用下高速铁路路基本体参数敏感性研究

为研究高速铁路路基本体参数对特种荷载的敏感性，建立有限元模型并设计正交试验进行参数敏感性分析。参考汉巴南客专CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基结构，结合瞬态动力学理论与人工边界方法，进行参数化有限元建模；设计正交试验，改变路基本体材料参数得到相应动力响应；利用极差分析和方差分析两种方式研究路基本体力学参数对特种荷载的敏感性。结果表明：路基本体弹性模量E对各项动力响应的敏感性最大且远大于其他参数，适当采取压实措施增大路基本体弹性模量对高速铁路路基承受特种荷载有显著防护效果，但结合振动加速度a计算结果，E值应该控制在150 MPa左右最为合适；路基本体填料塑性参数c、φ对特种荷载作用下高铁路基动力响应影响作用较小，即机动站坪设计对岩土填料种类并无特殊要求。     

基于响应面的波形钢腹板PC组合梁桥有限元模型修正方法的试验研究

为探讨波形钢腹板PC组合箱梁桥模型修正方法应用于实桥结构运营安全性能评估的有效性,开展实桥荷载试验,并基于响应面法,以设计参数为自变量,利用竖向前3阶自振频率构造目标函数进行迭代优化,从而实现对有限元模型的修正,使修正后模型的计算结果和试验实测值的偏差在合理范围内。而后按照静载试验的加载工况对有限元模型加载,通过对比挠度计算值与试验值,验证其精确性。研究结果表明:修正后的模型能够真实反映桥梁的实际运营状态,可以作为该桥的基准有限元模型用于桥梁运营安全性能评估。     

基于有限元响应面法的隧道衬砌可靠度分析

文章介绍了有限元响应面法的基本原理。结合具体的隧道工程,在考虑隧道长期安全性条件下,运用有限元响应面法对确定的最危险截面进行了数值分析,拟合出荷载效应的响应面方程,而后运用概率论的知识由响应面方程求出响应面函数的统计特征。采用推荐的分位值法并结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌可靠度指标。计算结果对确定公路隧道长期安全性的可靠度水平具有一定的参考价值。     

基于简化模型的不等高墩CRTSⅡ板式无砟桥-轨系统地震研究

为研究高速铁路CRTSⅡ板式无砟轨道-桥梁系统中不等高墩桥跨SUHP(Span of Unequal Height Pier)在地震作用下的地震响应特性,提出一种高速铁路CRTSⅡ板式无砟轨道-桥梁系统简化分析模型,结合不同工况下的多个算例对比分析全桥精细有限元模型和简化模型的地震响应计算结果,验证所提出的简化分析模型的有效性。基于简化分析模型,研究SUHP位置对高速铁路轨道-桥梁系统地震响应的影响规律,获取SUHP对高速铁路轨道-桥梁系统地震响应最不利的位置,分析SUHP在最不利位置下墩高比对高速铁路轨道-桥梁系统地震响应的敏感性,得到了5跨、7跨和9跨高速铁路轨道-桥梁系统地震响应参数随墩高比增加的变化规律。研究结果表明：提出的简化模型既可准确分析不等高高速铁路轨道-桥梁系统在地震作用下的全桥动力响应,又可对其任意桥跨进行局部分析,且具有较高的计算效率和精度;不等高墩桥跨显著增大了高速铁路轨道-桥梁系统的地震响应,地震作用下SUHP在轨道-桥梁系统中的最不利位置位于中间跨处;高速铁路轨道-简支梁桥系统的主梁最大位移、钢轨最大位移、普通墩的墩底剪力均随桥梁跨数及特殊墩墩高比的增大而显...     

基于迭代序列响应面的桥梁体系承载力可靠度评估

运用迭代序列响应面法和非线件有限元法,对桥梁结构承载能力体系进行可靠度评估.对大桥结构进行概率灵敏度分析,获得影响桥梁结构极限承载力的主要结构参数.应用实验设计方法得到输入参数值(桥梁荷载和体系状态),将桥梁极限承载力作为响应面的输出参数,按照迭代序列响应而法得到桥梁体系极限承载力的回归方程,再与荷载共同组成桥梁体系承载力的极限状态方程;使用该极限状态方程和改进的一次二阶矩法,计算桥梁体系的失效概率与验箅点,利用验算点求得新的展开点进行迭代计算,最终得到桥梁体系承载力的可靠度.应用该方法对九江长江大桥进行体系承载力可靠度评估的结果表明:经2次响应面迭代计算得到的响应面拟合精度达0.61%;九江长江大桥3大拱在中跨满载和边跨满载时的体系承载能力可靠度分别为5.75与5.90,均在正常范围内.     

城际铁路明挖隧道下穿既有高铁施工控制技术及标准探讨

明挖隧道近接既有高铁桥梁施工时对桥梁结构及运营安全将产生一定影响,基于珠三角新塘经白云机场至广州北站城际铁路区间隧道下穿武广高铁花都特大桥这一实际工程,探讨隧道下穿高铁工程的控制标准及施工控制措施,利用有限元软件分析基坑开挖对既有桥梁变形和位移的影响,并结合轨道变形及车辆系统动力响应分析,研究施工期间高速铁路限速运行措施。现场监控量测数据表明,各项监测数据均在控制限值内,采取的变形控制措施有效。     

基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法研究

依托软土地区某典型基坑工程,研究基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法。结合该工程土体修正摩尔–库伦模型参数,建立96个不同工况下的有限元模型。通过对有限元计算结果的分析和拟合,推导能够综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离3个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式,提出受基坑开挖影响的路基水平位移、沉降的预测曲线,并给出相应的预测流程。结果表明:在双对数坐标中,当基坑距路基坡脚距离相同时,路基最大水平位移与开挖深度的比值(δhmax/H)、路基最大沉降与开挖深度的比值(δvmax/H)均与支撑系统刚度ρ基本呈线性关系;可用图10中的折线ABC、图13中的折线DEFG分别预测路基水平位移、路基沉降;简化分析方法能较好地预测软土地区类似依托工程土层条件下受基坑开挖影响的高铁路基变形。     

基于静动力测试数据的斜拉桥模型修正

对大跨度桥梁结构进行健康监测研究的首要问题,是建立一个满足工程精度要求、反映桥梁结构力学特性的有限元模型.本文以成桥荷载试验静测中的位移和动测中的频率作为状态变量,以各项实测值与相应计算值的百分比偏差的平方和作为目标函数,结合ANSYS的优化分析功能,对大型桥梁结构的初始有限元模型的计算参数进行修正.修正过程中引入约束条件限制各待修正参数和状态变量的变化范围,使得修正后的各参数具有明确的物理意义.修正后的有限元模型为桥梁健康监测计算分析提供了更加切合实际的数学模型,也验证采用ANSYS进行模型修正的可行性.所提方法可供同类大跨桥梁结构的有限元模型修正借鉴.     

京张高铁北京北动车所上跨轨道交通13号线防护刚构设计

随着城市轨道交通建设快速发展,新建铁路与轨道交通交叉跨越越发频繁,为更好解决此类工程防护问题,结合京张高铁北京北动车所上跨北京市轨道交通13号线交叉工程,对铁路跨越既有轨道交通的防护刚构的进行研究。针对跨越工点,利用MIDAS等有限元软件建立防护结构有限元模型,对比选取不同基础刚度,分析研究防护刚架各设计参数,进行结构配筋并提出设计注意事项;另外,利用ANSYS软件建立全场地模型,对结构整体施工工序进行模拟,提取变形、应力等重要结果,进行跨越防护方案专项安全评估,论证防护方案的可靠度及可行性。     

边坡稳定可靠性分析程序研制

研制了一个具有四大功能的边坡稳定可靠度分析系统.可以对基本随机变量异常值进行剔除和从7种常用的分布函数中选出最优的拟合函数.介绍了验算点计算过程,研究了基于稳定性系数计算式为隐函数的边坡滑动模式的响应面可靠度计算方法.将各模块功能集成系统后,对系统分析结果的准确性进行了验证.作为系统部分功能的展示,分析了某边坡工程最终可靠度对基本参数的变异性和相关性的敏感性.研究结果表明,本系统具有工程实用价值和理论意义.     

考虑隧道掘进过程的新建隧道下穿既有隧道力学响应研究

为有效评估新建隧道下穿施工对既有隧道的影响,确保既有隧道运营安全,将既有隧道简化为放置在Pasternak地基模型上的Euler-Bernoulli梁,基于两阶段分析法提出新建隧道下穿施工引起既有隧道力学响应的计算方法。通过与现场监测和既有方法的结果进行对比,验证了本文方法的准确性。研究结果表明：当新建隧道开挖面位于既有隧道中点时,既有隧道差异沉降达到最大值,转角曲线关于既有隧道中心线对称;在新建隧道掘进过程中,既有隧道的最大正弯矩和最大负弯矩分别出现在既有隧道长度的2/5和3/5位置附近,最大负剪力出现在既有隧道中点处;当新建隧道开挖面到达既有隧道长度的1/4和3/4位置时既有隧道产生最大正剪力;随着隧道轴线夹角和相对弯曲刚度增大,既有隧道的内力显著增大;增大隧道竖向净距有利于控制既有隧道的力学响应。本文方法考虑了新建隧道掘进过程和新建隧道与既有隧道的不同相对位置,可为类似穿越工程风险防控提供理论依据。     

高速铁路桥梁桥下新建公路工程的安全性分析

新建公路工程下穿既有高速铁路桥梁工程时,公路施工和运营期间的恒载和活载作用会引起既有高速铁路桥梁基础的土层发生竖向和侧向变形,土层变形产生的附加应力引起既有高速铁路桥梁基础产生垂直沉降和水平位移,当上述变形超过规范要求时应重新确定下穿方案。结合某新建高速公路下穿已建成的大西高速铁路桥梁工程,从桥梁承载力、垂直沉降和水平位移等方面分析新建下穿工程引起的土层变形对大西高速铁路桥梁的安全影响,该新建公路工程以路堤占压铁路桥墩承台下穿大西高速铁路时,铁路桥墩桩基础的承载力和沉降均超出规范要求,新建公路工程实施时改为以公路桥的形式下穿大西高速铁路。     

高铁线路轨道高低不平顺激励下的钢轨挠曲特性研究

基于我国高铁线路和典型服役车辆技术参数,建立车辆-轨道耦合动力学模型,仿真分析高铁线路轨道高低不平顺激励下的钢轨挠曲位移,通过对比模型仿真结果与钢轨挠曲解析解的方式验证耦合模型的准确性;在轨道子模型中输入我国高铁无砟轨道谱反演的轨道高低不平顺和余弦型轨道不平顺样本,研究轨道高低不平顺幅值和波长对钢轨挠曲位移影响规律;采用非线性最小二乘法和有理式方程,拟合速度350 km·h-1条件下轨道高低不平顺幅值和波长的比值与钢轨挠曲位移最大值之间的函数关系。结果表明：钢轨挠曲位移主要由前4阶谐波成分组成,基频由轨道高低不平顺波长和车辆运行速度决定;轨道高低不平顺波长大于20 m时,幅值和波长的比值与钢轨挠曲位移最大值呈反比例关系,比例系数与车辆和轨道参数有关,本文模型中比例系数的计算结果为0.151。研究成果有利于从控制钢轨挠曲位移量的角度制定轨道高低不平顺养护维修措施,为轨道波长管理提供理论依据。     

地铁隧道地震动力响应三维数值分析

文章依托广州地铁花都广场站—马鞍山公园站区间隧道工程,建立地铁隧道地震动力响应三维数值分析有限元模型,计算分析水平向地震荷载作用下的地表位移、隧道结构动力响应,并计算分析了不同阻尼、边界条件等计算参数对隧道结构动力响应的影响。     

地铁区间下穿既有地铁车站结构安全力学分析

介绍北京地铁某新建线区间下穿既有地铁车站的安全力学分析。为保证既有地下铁道的正常运营和既有地下结构的安全,需严格控制新建结构施工引起的地层位移。本文预测新建线施工引起的既有车站结构的沉降曲线、评估新建施工引起的既有车站沉降变形对其现状结构的影响,同时根据行车安全的要求,综合各种影响因素,提出新建线施工时既有车站结构的沉降控制指标。本文通过建立有限元模型计算并分析新建线区间下穿既有车站结构情况下既有车站结构的受力特征,并评价结构的安全性,为采取合理的施工辅助措施提供参考。     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

以弯沉值为控制指标的沥青路面可靠性分析

以沥青路面结构为研究对象,简化路面结构模型,利用弹性层状体系理论结合ANSYS有限元软件,建立以路表设计弯沉值为控制指标的功能函数,以结构中心安全系数K度量结构可靠度。根据交通参数、路面结构参数的随机特性,分析路面结构可靠度对于随机变量设计参数特别是交通参数的敏感性,并以某省省道交通量数据为基础进一步验证有限元模型中荷载和累计当量轴次对可靠度的影响。