市域铁路大跨度桥无砟轨道 竖向变形控制

为解决在市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道的难题,以温州市域铁路 S3 线永宁大桥(140+200+260+140) m 为例,提出了市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道竖向变形控制标准,建立了车-轨-桥耦合系统动力仿真模型, 并开展多种工况下桥梁、轨道动力响应分析。结果表明：桥梁挠跨比、竖向变形曲率半径、梁端转角、轨面平顺 性等指标均满足铺设无砟轨道技术要求;列车按设计速度通过永宁大桥时行车安全性和舒适性指标均满足要求; 对温度荷载作用下桥梁温度变形曲线进行评估,10 m 弦轨道高低不平顺满足规范要求。研究成果可为市域铁路大 跨度桥梁铺设无砟轨道提供参考。     

大跨度铁路桥梁变形控制标准研究

为保证大跨度桥梁运行的安全性与旅客乘坐的舒适性,动力性能分析时应考虑风、温度、徐变、沉降等环境变形的影响。确定运营阶段多种荷载组合状态下的变形控制标准时,不能将现行设计规范中单独给定的变形限值直接叠加,而应对这些变形的总量值进行控制。本文按照发生概率、作用时间以及桥梁变形特点,对运营阶段桥梁承受的荷载及各类环境因素进行分组,并采用分级管理的原则对大跨度铁路桥梁在长期运营条件下的变形控制标准进行研究。最后以某大跨度斜拉悬吊桥梁为例,介绍动力性能评估与变形控制标准的工程应用。研究结果表明：对于不同荷载作用下的车辆响应,可分别采用车桥耦合动力分析与中点弦测法;采用中点弦测法对长波不平顺进行管理时,高速铁路与普速铁路的合理控制弦长分别为60、30 m;经过对多个典型路基区段轨道不平顺和车体加速度检测数据统计,并对轨道不平顺采用对应的弦长输出,可得到车体加速度与不平顺弦测输出的相关关系曲线,为动力性能评估提供一种简便的计算方法。研究成果给出不同的荷载组合及车辆响应建议限值,为设计阶段桥梁变形控制提供参考。     

大跨度铁路桥梁变形弦测法评价的频域理论

为保障行车舒适性,需严格控制大跨度铁路桥梁的变形。从车辆加速度频响函数与弦测法频响函数相似性出发,提出桥上轨道线形评价的最优弦长选定原则,为大跨桥梁变形控制的弦测法提供理论依据。根据随机振动理论,推导弦测法矢度峰值与车辆加速度峰值之比(峰值比)的理论公式;然后,分析弦测法矢度与车辆加速度时程样本间的波形相似性,以及峰值比对轨道不平顺波长范围和功率谱函数的敏感性;最后,采用一座大跨度斜拉桥上的轨道线形实测数据检验峰值比的理论解。结果表明,最优弦长的弦测法矢度与车辆加速度波形相似性最高;二者峰值比对轨道不平顺的波长范围和功率谱函数都不敏感;以文中车速250 km/h的高速车辆为例,推荐以40 m作为最优弦长,弦测矢度和车辆加速度的峰值比平均值为11 mm·s²/m。     

大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置性能研究

大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置的有效计算范围很短,随机不平顺的影响相对较大,直接的耦合动力计算结果难以反映最不利情况.梁端伸缩装置变形主要表现为中短波不平顺,对行车安全性产生影响.以一座1500 m级超大跨度斜拉-悬吊协作体系公铁两用大桥为例,从轨道平顺状态及车辆动力响应两方面,确定轨道形位评价、车桥动力仿真分析的计算工况...     

长大简支梁桥上有砟轨道无缝线路纵横垂向变形研究

由于长大简支梁桥上无缝线路,在温度荷载和车辆荷载作用下的轨道和桥梁结构各项变形较大,简单的桥上无缝线路计算模型和检算项目已不满足要求。为了能够更好地分析其受力与变形,更详细地对其进行计算和检算,采用有限元方法建立了长大简支梁桥上有砟轨道无缝线路纵横垂向空间耦合模型。所建立的空间耦合模型,充分考虑了长大简支梁桥上有砟轨道无缝线路各部分的细部结构和其对整体力学特性的影响。采用该模型可以计算钢轨附加力,也可以对梁缝纵向变化量、钢轨横向变形、桥梁竖向挠度、梁端转角和梁轨相对位移等进行计算。计算结果详细,检算项目全面,方法便于设计与施工使用。     

大跨度轨道交通桥梁扭转变形及其限值

偏载作用下大跨度桥梁主梁易产生较大的扭转变形,这对轨道交通车辆运行的安全性和舒适性是不利的。针对大跨度桥梁扭转变形的特点,明确了大跨度桥梁主梁局部扭曲和整体扭转两种变形形式,并结合相关规范的已有规定和公务部门的管理标准,提出了扭转变形限值的取值标准,并通过车—桥耦合振动分析实例验证了主梁扭转变形的不利影响。研究结论可为设计和管理人员提供参考。     

大跨度斜拉桥-无砟轨道系统力学特性

以昌赣客运专线主跨300 m混合梁斜拉桥为研究对象,考虑结构层间非线性约束特征,建立桥塔、斜拉索、梁体、支座、墩台、剪力钉、底座板、限位凹槽弹性垫板、减振弹性垫层、道床板、扣件、钢轨等全要素大跨度斜拉桥-无砟轨道系统精细化有限元模型,研究附加荷载作用下结构附加力。基于Miner准则,探讨列车动载、无砟轨道设计参数以及时变温度作用下无砟轨道动力疲劳特性。结果表明：在斜拉桥端部设置钢轨伸缩调节器并采用小阻力扣件可满足钢轨强度要求,挠曲荷载下钢轨最大拉应力位于桥塔附近,制动荷载下钢轨最大拉应力位于主梁跨中;列车动载下轨道结构间相对位移最大值均不超过1.0 mm。主梁跨中道床板板底受拉,最大拉应力0.74 MPa,桥塔处底座板板底受拉,最大拉应力1.15 MPa;提高弹性垫层刚度可有效提高道床板疲劳寿命,增大扣件竖向刚度可增强钢轨与道床板间连接,提高钢轨寿命,列车时速增加会增大轨道结构动应力幅,降低疲劳寿命;时变温度作用下最大温度梯度发生在道床板,耦合列车动载后底座板结构受力更显著,但仍满足混凝土抗拉强度设计要求。     

高速铁路大跨度混合梁斜拉桥-无砟轨道隔离层减振效果试验研究

为提高无砟轨道在大跨度桥梁应用的适用性,在无砟轨道层间引入橡胶隔离层以代替传统土工布隔离层.橡胶隔离层的引入改变了桥上无砟轨道的振动特征,并兼具一定的减隔振作用.结合昌赣高铁赣州赣江特大桥混合梁斜拉桥铺设无砟轨道的需要,对桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道不同隔离层的减振效果开展试验研究,对非减振型与减振型轨道板进行多工况...     

岔桥相对位置对桥上无缝道岔受力和变形的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔受力和变形的特点,通过建立"岔-桥-墩"纵向相互作用一体化计算模型,分析道岔与桥梁的相对位置对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响.经计算分析表明,随着道岔头部距连续梁桥左端梁缝距离的增大,基本轨伸缩附加力、伸缩位移、桥墩所受纵向力减小,翼轨末端间隔铁承受的纵向力增大;尖轨跟端限位器所承受的纵向力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移,并不随道岔头部距梁端的距离呈单向变化,只有当道岔头尾距离梁端在一定合适位置时,才能确保限位器受力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移最小.     

高墩大跨度上承式连续钢桁梁桥温致变形规律

桥梁的纵向位移受活载影响较小,温度效应是影响大跨度钢桥变形行为及受力规律的重要因素,直接关系到桥梁结构安全。本文以墩高154 m,孔跨布置（108.0+151.5+249.0+151.5+108.0）m的上承式连续钢桁梁为背景,依据桥梁监测数据分析了高墩大跨度上承式钢桁梁桥包括结构温度场时变特征,以及桥梁支座位移、桥面纵向位移、温度零点等随温度及时间的变化规律。结果表明：钢桁梁桥温度场在时间维度上存在明显变化,相对于年温度场的变化,大桥日温度场变化较为显著;在同一大气温度条件下,各测点温度波峰出现的时间存在时滞效应;两侧桥台处支座及伸缩缝位移与日温差变化关联性较强。桥梁边墩支座纵向位移与温度近似呈线性关系,但中墩支座活动性能不良,说明在环境温度作用下,支座未能克服桥梁上部结构自重引起的摩阻力,桥梁结构的整体受力与理想设计状态有所差异;由于支座摩阻力不可忽略,桥梁温度零点位置随着温度的变化而发生漂移,且与原设计位置偏差较远,导致各测点纵向位移和日温差的相关性与原设计状态存在偏差。     

高速铁路桥墩沉降与无砟轨道底座板脱空区域的映射关系

铁路桥梁是高速铁路系统中的重要组成部分,其健康状况对车辆运营安全具有重大影响.桥墩沉降会引起无砟轨道底座板产生脱空区域,给列车安全运行埋下隐患.分析桥梁上纵连板式无砟轨道底座板随桥墩沉降产生脱空区域的机理,推导桥墩沉降量与底座板脱空区域映射关系的解析表达式,计算底座板随桥墩沉降的位移曲线,并与有限元模型结果进行对比,最...     

高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性理论与试验研究

高速铁路大跨度斜拉桥应用无砟轨道可提高线路平顺性和稳定性,消除线路的潜在限速点,统一轨道类型,减少轨道线路运维成本,是我国高速铁路的重要技术创新。依托世界首座无砟轨道大跨度斜拉桥-昌吉赣客专赣州赣江特大桥,建立大跨度斜拉桥-无砟轨道体系精细化有限元分析模型,探明了大跨度斜拉桥-无砟轨道一体化体系的变形特征,设计并制作了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性的等效比例室内试验模型,开展了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性理论与试验研究,对比分析了大跨度桥上无砟轨道的不同长度、隔离层类型及布置方式的影响,研究了在各类变形条件下大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形跟随性和协调性。研究结果表明：大跨度斜拉桥梁端转角和主梁整体挠曲变形仍可依据现行规范中的中小桥梁相关限值进行控制;应合理控制斜拉桥主梁节间的局部变形,避免桥上无砟轨道层间出现脱空离缝;提出了大跨度斜拉桥上单元式无砟轨道设置橡胶隔离层的技术方案,论证了橡胶隔离层的应用效果,建立了桥上无砟轨道橡胶隔离层的“缓冲作用”理念和轨道层间“隔而不离”的设计目标,显著提高了桥上无砟轨道的变形适应性;本文研究成果可为高速铁路大跨度斜拉桥上无砟轨道的推广应用提供技术...     

大跨度刚构-连续组合梁桥纵向静力分析

东营黄河公路大桥主桥为(116 200 220 200 116)m的五跨预应力混凝土刚构-连续组合体系梁桥，本文介绍了该桥工程概况、构造，并详细阐述了预应力钢筋混凝土刚构-连续组合体系主梁的静力分析．     

高速铁路大跨桥无砟轨道不平顺管理波长及施工误差研究

西安至延安高铁王家河特大桥采用(124+248+124) m刚构连续梁拱结构,铺设CRTS双块式无砟轨道,为我国高铁铺设无砟轨道大跨度桥梁。为确保时速350 km列车通过的安全性、舒适性,结合王家河桥建立有限元车-线-桥耦合动力学仿真模型,利用频谱分析方法,研究不同时速下高低不平顺波长与车辆动力学指标的关系。针对长波不平顺管理波长,200 km/h时建议大于70 m、250 km/h时建议大于85 m、300 km/h时建议大于100 m、350 km/h时建议大于115 m。鉴于实际施工过程中桥梁、轨道的施工误差,运营过程中基础沉降、梁体混凝土徐变等因素对线路线形的影响,通过动力学指标分析,给出钢轨面允许误差限值。研究结论确保建设项目的顺利实施,完善了我国大跨度桥梁无砟轨道铺设技术。     

温度变形对大跨度钢箱系杆拱桥车桥动力响应的影响

为分析温度变形对大跨度钢箱系杆拱桥列车走形性的影响,以某跨度为96m的四线下承式钢箱系杆拱桥为例,首先建立该桥的动力分析模型并对其进行自振特性分析,然后,根据弹性系统动力学势能不变值原理与形成矩阵的“对号入座”法则,分别考虑桥梁在3种温度体系（未考虑温度、升温、降温）下产生的变形影响,将其以组合曲线的形式叠加到轨道不平顺中进行列车走行性分析,建立车桥系统的空间振动方程,并对3种工况下的车桥耦合动力响应进行计算分析。研究结果表明：温度变形对桥梁动力响应的影响不大,对列车响应中脱轨系数、横向力、车体横向加速度及横向sperling指标有显著的影响,但在各温度变形工况下列车走行性仍满足限值要求。     

无砟轨道大跨连续梁-拱组合桥长期变形影响因素分析

研究连续梁-拱组合体系长期挠度的影响因素,为无砟轨道大跨连续梁桥的合理设计与安全运维提供科学依据.以主跨为160 m的连续梁-拱组合结构体系为背景,通过调研统计,初步确定大跨连续梁-拱组合体系的长期变形影响因素;基于有限元模型,通过参数分析,研究各影响因素的作用效果与变形规律.研究结果表明:连续梁拱组合桥对预应力损失引...     

弹性长枕无砟轨道动刚度垂向耦合动力及能量分析

本文探索弹性长枕无砟轨道动刚度的变化规律、轨道动力刚度改变对车辆-轨道耦合系统中各构件动力响应及其与车辆、轨道子系统中能量(动能、势能)变化的关系。利用车辆-轨道耦合及哈密顿原理,列出耦合系统总动能、势能和阻尼做功方程并作一阶变分,按对号入座法得出耦合系统总质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵,再用Wilson-θ法求解微分方程。通过计算结果分析得出:轨道垂向动刚度与车速的变化规律;扣件刚度、枕下支撑刚度、道床板下(路基)支撑刚度各自对轨道动刚度的影响程度及其与耦合系统中各构件垂向位移、加速度之间的关系;车辆、轨道子系统势能(动能)与轨道动刚度之间的关系,势能(动能)也可作为评价轨道振动的依据。     

铁路车-桥耦合振动仿真分析中现存问题的讨论

车桥耦合振动仿真计算模型与算法正确的前提是仿真的过程与实际过程相近或有条件的相近、相似,能反映主要的客观规律。频域分析方法是模型与算法校验和结果分析过程中的重要工具。在对实例进行计算信号和实测信号比较时,不应简单地仅对它们的最大值进行比较,而应更关注两者在频率结构上的异同。由于频率带宽影响加速度信号的最大值,因此,在进行加速度信号的数值比较时,应首先确认、统一所比较的信号的频率带宽。基于实际测试条件和手段的原因,在大多数情况下,用测定的横向振幅代替梁体跨中横向位移,因此在分析比较计算所得的桥梁梁体横向位移和实测横向振幅时,应注意两者的特点和区别。     

脉冲地震下高速铁路梁-轨系统响应分析

桥梁-轨道系统的动力响应对高速铁路行车安全性会产生重大影响,为研究脉冲型地震作用下高速铁路桥梁-轨道系统的动力响应规律,以某高速铁路简支箱梁桥为例,建立简支梁与CRTS I型板式无砟轨道的桥梁-轨道系统模型,基于有限元数值模型分析破裂前方脉冲、滑冲脉冲和无脉冲型地震动对桥梁-轨道系统的影响及扣件阻力改变时桥梁-轨道系统...     

高速铁路无砟轨道—路基变形计算模型的研究

基于高速铁路路基工后沉降产生于地基沉降变形的机理及无砟轨道各结构层间关系的处理,研究高速铁路无砟轨道—路基变形计算模型。以双块式无砟轨道为例,以下部边界分别为地基面和路基面,道床板与支承层间的关系分别按层间接触和层间结合良好考虑,构建不同条件下的无砟轨道—路基变形计算模型。采用ABAQUS软件进行模型的计算,结果表明,下部边界为地基面和层间关系按接触考虑的计算模型能够反映轨道长波不平顺产生于路基变形的机理,计算结果符合双块式无砟轨道实际的结构特点和受力特征;而下部边界为路基面和按层间结合良好构建的无砟轨道—路基变形计算模型,由于支承层直接承受输入的"强制性"变形荷载,改变了无砟轨道适应路基变形的协调关系,从而导致路基变形引起的无砟轨道层间离缝及支承层产生的拉应力计算值过大,不符合双块式无砟轨道的结构设计原理。由此验证了下部边界为地基面及无砟轨道各结构层按层间接触构建无砟轨道—路基变形计算模型的合理性和可靠性。