公轨两用拱桥吊杆的疲劳分析

提出了一种公轨两用拱桥吊杆的疲劳分析方法。依据交通流量调查和相关规范中汽车及轻轨车荷载谱的规定,基于Monte-carlo原理,模拟产生了通过桥梁的双向多车道汽车车流及双向轻轨车车流。针对典型吊杆的影响线开展模拟车流加载,得到杆件应力历程,通过泄水法得到杆件应力谱,按照Palmgren-Miner线性累积损伤理论,计算得到各吊杆的等效应力幅并进行设计基准期内的损伤度评估。以某公轨两用拱桥进行实例分析,同时考虑6线行车道公路荷载和双线轻轨荷载,对吊杆开展了疲劳分析。计算结果表明:采用模拟车流法可方便开展公轨两用特大桥构件的疲劳分析和疲劳剩余寿命评估。     

客货共线单元板式无砟轨道荷载作用特性与疲劳寿命预测

部分线路采用客货共线运营模式,以降低铁路运输压力。国内一些客货共线铁路采用CRTSⅠ型板式无砟轨道结构,现场调研发现列车运营将导致轨道结构服役性能劣化、疲劳寿命降低。运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立含损伤车辆-板式轨道耦合动力学模型,研究客货共线铁路荷载作用特性,并进行现场测试以验证理论模型正确性;基于扣件扣压力理论计算结果,考虑板下砂浆破损,借助ANSYS WORKBENCH预测轨道板疲劳寿命。结果表明:货车作用时轮轨力理论值在110～135 kN,远大于客车的40～90 kN;砂浆损伤对货车荷载作用特性影响比对客车的小。对于扣件扣压力,客车作用时现场测得其最大值为30.3 kN,接近理论值30.8 kN;货车作用时实测值为50～60 kN,接近最大理论值56.0 kN。轨道板疲劳寿命在货车作用时较客车作用时缩短,在板端砂浆破坏时明显减少。     

考虑环境侵蚀作用的拱桥吊杆疲劳寿命预测

为提出考虑环境侵蚀作用下拱桥吊杆的疲劳剩余寿命预测方法,以四川省宜宾市一中承式拱桥为工程背景,基于车辆荷载和吊杆索力监测数据及更换的锈蚀吊杆的数据,建立考虑环境侵蚀的吊杆疲劳寿命预测功能函数。该功能函数反映车辆荷载数据与应变监测数据的线性关系,通过将材料的疲劳强度系数乘以一种单调递减的函数来模拟外界环境侵蚀引起的吊杆材料的疲劳强度衰减。研究结果表明:3根典型吊杆的平均疲劳寿命为515年,远远大于结构的设计使用年限。     

市域铁路梯形轨枕减振垫刚度合理取值研究

梯形轨枕轨道作为一种减振轨道,已经被广泛应用到轨道交通中。但是对160 km/h速度以上的梯形轨枕减振垫荷载范围的确定和刚度值的选取缺少深入研究,其不同刚度对减振效果的影响并不清晰。首先通过建立梯形轨枕有限元模型确定梯形轨枕减振垫荷载范围,然后建立车辆-轨道耦合动力学空间模型和轨道-隧道-土体有限元模型,探究160 km/h速度下,梯形轨枕减振垫低频割线刚度和第三预压固有频率处切线刚度对振动响应的影响。仿真结果表明：梯形轨枕减振垫割线刚度在12～22 kN/mm时,减振垫荷载取值范围为3～33 kN;在第三预压固有频率处切线刚度从22 kN/mm变到12 kN/mm时,插入损失由8.7 dB减小到6.9 dB;在荷载服役范围内,仅当低频割线刚度为22 kN/mm时,钢轨垂向位移满足2.5 mm限值要求,故梯形轨枕减振垫低频割线刚度不应小于22 kN/mm;当减振垫第三预压固有频率处切线刚度为22 kN/mm时,损耗因子阻尼的适当提高有利于提高减振降噪性能。     

中低速磁浮车辆悬浮架抗侧滚吊杆解析与有限元分析

综合考虑中低速磁浮车辆悬浮架抗侧滚片梁和吊杆的刚度,通过解析分析和动力学仿真研究了抗侧滚吊杆刚度对悬浮架扭转刚度、悬浮电流和悬浮模块侧滚角的影响。解析分析表明,采用刚性吊杆和弹性吊杆时,悬浮架的抗扭刚度大小基本一致;但采用刚性吊杆,悬浮模块的侧滚角明显小于采用弹性吊杆的侧滚角。动力学仿真计算显示,当磁浮车辆通过曲线时,采用弹性吊杆时电磁铁电流波动幅值较小,但电磁铁发热量变化并不明显。     

系杆拱连续梁桥-多线轨道互制分析的荷载步法

为研究考虑加载历史的桥梁-多线轨道系统受力特性，通过推导考虑加载历史的线路纵向阻力迭代公式并以某(77+3×156.8+77) m系杆拱连续梁桥为例，建立考虑钢管混凝土拱、吊杆、梁体、桥墩、桩基、多线轨道的大跨度系杆拱连续梁桥一体化有限元模型，分析加载历史对系杆拱连续梁桥-轨道系统受力影响及结构检算结果。结果表明：代数求和算法计算钢轨应力峰值偏大61.9%,墩顶水平力偏大74.0%,考虑温度效应须同时对钢轨、梁体和拱施加温度荷载；挠曲工况下双线同向加载时墩顶水平力为1 058.2 kN,双线对向加载时墩顶扭矩为4 193.6 kN·m;计算温度制挠力时，代数求和算法计算钢轨应力较荷载步法偏大7%,墩顶水平力偏大8%～27%,设计不经济；代数求和算法计算墩顶扭矩与荷载步法最大偏差可达51.3%。     

车辆超载对矮塔斜拉桥可靠度影响分析

研究目的:由于我国现代化工业建设的快速发展,致使运营车辆超载现象成为常态。超载问题将会直接造成在役桥梁的损伤,削弱结构的耐久性能,致使桥梁承载潜力降低,甚至危及安全运营。本文以一实际矮塔斜拉桥为工程背景,以大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL为分析为手段,以疲劳可靠度理论为基础,对车辆超载工况下矮塔斜拉桥的受力影响进行有限元模拟分析,研究车辆超载对斜拉索疲劳可靠度的影响。研究结论:(1)通过有限元计算不同荷载工况下拉索的应力幅值和疲劳可靠度值,可知在120 t活载作用下,其拉索的疲劳可靠度降到了0.8左右。(2)设计单位应充分认识重车以及超载车辆对桥梁结构影响的重要性,从设计阶段就考虑超载车辆对桥梁结构的影响,以提高桥梁结构的安全性以及使用寿命。     

低地板车新型铰接金属关节轴承研制

介绍了铰接装置研制过程中金属关节轴承的设计开发,重点阐述了结构设计、材料选择以及有限元分析计算分析。结果表明:通过S-N曲线结合有限元计算结果,各部件均满足疲劳寿命要求;通过160万次疲劳试验验证,在垂向载荷(62±10)kN、横向拉压位移±50mm、频率0.5Hz的工况下,金属关节的平均高度H由91.118mm下降至90.784mm,下降了0.334mm;耐磨衬套的内球径R由149.986mm扩大到150.07mm,外扩了0.084mm;确定该新型铰接金属关节轴承能满足城市轨道车辆运行疲劳性能要求。     

跨度128m铁路简支系杆拱桥设计及吊杆优化分析

为研究恒载及活载在简支系杆拱桥结构中的分布,介绍1座128 m铁路简支系杆拱桥的设计,探讨拱脚截面有限元模拟时的处理方法,建立该桥的有限元分析模型,对比分析吊杆刚度对结构在恒载和活载下受力的影响。研究结论为:吊杆刚度对系杆拱桥的荷载分配及梁、拱应力有着较大的影响,且在吊杆刚度较小时影响显著,影响率随着吊杆刚度的增加而减小;对于系杆拱桥,吊杆起着重要的联系作用,设计时需要根据梁和拱的承载能力进行整体合理设计。     

高速列车高频激振试验台对试验室厂房的振动影响分析

为评估某试验室新建高速列车转向架激振试验台对试验厂房的振动影响，基于车辆-轨道耦合系统动力学模型，计算钢轨波磨不平顺作用下轮轨垂向高频激振荷载，并将其作用于Abaqus基础-地基-厂房有限元动力仿真模型，分析高频激振试验台对试验厂房的振动影响。结果表明：车辆最高模拟速度500 km/h下，受轨道不平顺激扰将产生轮轨高频激振荷载，最高荷载频率1 200 Hz,荷载峰值为213.9 kN;试验台振动影响范围在地面大致集中于以激振台为中心，半径为10 m的“圆形”区域，在深度方向上集中于深度约15 m的“倒梯形”区域；厂房柱下独立基础最大竖向动位移幅值为0.032 mm,最大加速度幅值为32.8 cm/s²,屋架与厂柱连接薄弱处最大振动速度幅值为0.585 mm/s,地面水平方向的振动速度幅值小于2 mm/s,振动指标均小于建筑安全及工作舒适性的幅值控制标准，表明高频激振试验台工作时试验室厂房振动符合要求。     

桥上纵连板式无砟轨道挠曲力计算分析

根据桥上纵连板式无砟轨道的结构特点,基于有限元方法建立桥上纵连板式无砟轨道挠曲计算模型,计算温度荷载下的挠曲力,分析列车荷载作用长度、活载入桥方式对挠曲力的影响,研究桥上纵连板式无砟轨道在挠曲力作用下的梁轨相互作用规律。结果表明:桥梁挠曲变形所引起的钢轨纵向附加力较小,其中简支梁桥上钢轨挠曲附加力不超过21.6 kN,连续梁桥上钢轨挠曲附加力不超过24.0 kN;在进行部件的受力检算时,应根据具体的部件选用伸缩力或挠曲力;与桥上有砟轨道及单元板式无砟轨道有较大不同的是,还需要根据不同的检算部件寻求最不利的挠曲力列车荷载加载方式;建议采用活动端迎车进行加载。     

列车制动对刚构桥上无缝线路梁轨相对位移的影响研究

基于有限元方法建立桥上无缝线路单层弹簧阻力模型,研究了刚构桥及相邻简支梁桥桥墩纵向水平刚度匹配关系对梁轨相对位移的影响。采用铁路上常用的3种跨度刚构桥进行对比计算分析,结果表明,在刚构桥全桥制动时,刚构桥桥墩纵向水平刚度在一个范围内,梁轨相对位移随着刚构桥相邻两侧简支梁桥桥墩纵向水平刚度的增加先降低后增加;小于该范围时,梁轨相对位移随着简支梁桥桥墩刚度的减小而减小;而大于该范围时,梁轨相对位移变化规律与小于该范围的规律相反;并且该刚度范围随着刚构桥总长度的增加而增大。对于60 m+100 m+60 m的刚构桥,上述范围为1 100¹ 400 kN//(cm·双线);当刚构桥桥墩刚度取定为1 100 kN/(cm·双线),简支梁刚度从800 kN/(cm·双线)降低到400 kN/(cm·双线)时,附加伸缩力降低,梁轨相对位移先降低后增加,采用归一化方法处理数据,得出最优刚度取值为455 kN/(cm·双线)。     

多线预应力混凝土斜拉桥上无缝线路纵向受力与变形

为探讨大跨度斜拉桥上无缝线路纵向受力与变形规律,以一座多线预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元法建立了"塔-索-梁-轨"空间耦合有限元模型,分析了温度荷载、列车荷载以及制动荷载对桥上无缝线路纵向受力与变形的影响。结果表明:当桥塔温度变化时,钢轨伸缩力、钢轨纵向位移和桥梁的纵向位移均无明显变化,钢轨伸缩力最大幅值出现在连续梁两部,并在简支梁梁缝处出现峰值;在列车荷载作用下,各条线路的钢轨挠曲力和钢轨纵向位移随着距加载线路距离的增大而逐渐减小,钢轨挠曲力最大幅值出现在连续梁端部;在制动荷载作用下,钢轨制动力最大幅值出现在连续梁端部,并在加载的起点与终点出现峰值突变,加载的起点或终点与连续梁端部重合时为最不利位置。研究结果可为大跨度斜拉桥上无缝线路设计提供理论参考。     

高速铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆纠偏分析

以高速铁路上某钢管混凝土系杆拱桥为实例,分析该桥吊杆偏位的原因及其影响,并对其成桥及运营各时期监测索力的差别进行判别,采用有限元软件Midas/Civil建立该下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元计算模型,根据索力监测数据结果通过迭代计算得出相应时期的拱桥状态,分析该拱桥在吊杆纠偏工况下的桥梁结构安全及其变形对列车运营安全的影响,并为后续的纠偏施工给出具体的操作建议,所得结果可用于指导该桥的吊杆纠偏施工,并可为同类桥梁的施工积累更多的可供借鉴的理论和实践经验。     

ZLA080-Bo型铰接式轻轨转向架构架结构设计

主要介绍了ZLA080-B0型转向架构架的受力情况和结构设计特点,并利用有限元分析软件对其结构强度进行了计算,通过静强度和疲劳强度试验对其强度进行了校核,其合理的结构设计为轻轨车辆转向架,特别是铰接式转向架构架的开发提供了较好的借鉴.     

铁路钢箱梁正交异性桥面加劲肋疲劳性能研究

甬江特大桥是国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥。目前国内外大部分疲劳模型试验研究都仅针对单一纵肋形式下正交异性钢桥面板的疲劳特性,不同纵肋形式下的对比研究较少。因此,结合弗拉索夫薄壁杆件理论,提出了加劲肋疲劳敏感部位面内疲劳应力的解析公式,分析了解析公式各疲劳影响因素的影响程度及作用机理,并同有限元模拟及2U+2V模型测试结果进行对比分析。研究表明:解析公式结果同有限元模拟以及试验测试结果一致,其中V型加劲肋疲劳敏感部位疲劳应力小于U型加劲肋,模型试验中U型加劲肋疲劳敏感部位出现裂纹,因此,在铁路列车荷载作用下,V型加劲肋疲劳敏感部位比U型加劲肋具有更好的抗疲劳性能。     

高速铁路斜拉桥上无缝线路纵向力研究

采用带刚臂的梁单元模拟桥梁,用非线性弹簧模拟线路纵向阻力,并采用相关文献试验结果进行验证。以该模型为基础,建立塔-索-轨-梁-墩-桩的斜拉桥整体空间有限元模型。以沪昆高速铁路某(32+80+112)m槽型截面单塔斜拉桥为例,对斜拉桥上无缝线路纵向力传递规律进行分析;计算纵向力对斜拉索和塔墩影响;探讨桥梁截面形式、线路纵向阻力模型、斜拉桥约束方式、主梁和拉索温度变化、风压以及钢轨伸缩调节器设置位置等设计参数对纵向力影响;提出相关取值建议。     

轨道交通桥上无缝道岔群的受力分析

对典型案例的桥上咽喉区无缝道岔群的温度力、道岔部件相对位移和传力件的剪力进行了计算,并与普通桥上无缝线路的温度力进行了对比分析。计算结果表明:桥上无缝道岔较一般区间桥上无缝线路钢轨附加力明显增大,桥上无缝道岔设计应同时兼顾道岔与桥梁孔跨布置;典型案例中的道岔尖轨、心轨位移及限位装置的结构强度均可满足其限值要求。