Dynamic Interaction of Railway Systems with Large Bridges

In this paper have been described

- railway runability problems on large span bridges;

- the state-of-art of the methodologies adopted for a systematic analysis of the dynamic behaviour of railway vehicles running on a deformable structure, with particular reference to large span suspension bridges;

- some meaningful experimental and analytical results, related to railway runability of large span bridges.     

Dynamic Interaction of Railway Train and Bridges

SUMMARY

An analytical method for obtaining the dymanic responses of a train of locomotives moving on bridges is presented. The ratio of dynamic response to maximum static response is called the amplification factor, and its maximum absolute value minus one is called the impact. Each four-axle locomotive is modelled as a rigid body with three degrees of freedom: bounce, pitch and roll, and with a suspension system consisting of springs mounted on wheels. The locomotives are assumed to be connected by frictionless joints to form the train. The bridge is modelled as a three dimensional structure, with the masses lumped at the truss joints. All joints, including the floor beam connections, are assumed to be rigid, except those for the bracing members, which are assumed to be hinged. Vertical displacements are considered as the only dynamic degree of freedom. The mathematical formulation is described briefly, and a numerical example is given. Locomotive and truss member properties, together with stresses in some typical members, are given in the tables. The amplification factors of the responses in some typical bridge members are shown in the figures.     

Dynamic Interaction of Railway Train and Bridges

An analytical method for obtaining the dymanic responses of a train of locomotives moving on bridges is presented. The ratio of dynamic response to maximum static response is called the amplification factor, and its maximum absolute value minus one is called the impact. Each four-axle locomotive is modelled as a rigid body with three degrees of freedom: bounce, pitch and roll, and with a suspension system consisting of springs mounted on wheels. The locomotives are assumed to be connected by frictionless joints to form the train. The bridge is modelled as a three dimensional structure, with the masses lumped at the truss joints. All joints, including the floor beam connections, are assumed to be rigid, except those for the bracing members, which are assumed to be hinged. Vertical displacements are considered as the only dynamic degree of freedom. The mathematical formulation is described briefly, and a numerical example is given. Locomotive and truss member properties, together with stresses in some typical members, are given in the tables. The amplification factors of the responses in some typical bridge members are shown in the figures.     

大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性分析

通过ANSYS对2座钢管混凝土拱桥例进行动力特性分析,探讨了拱上建筑形式、拱肋倾角、横撑形式和横撑刚度对大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性的影响,对深入认识钢管混凝土拱桥动力特性有一定的参考价值。     

大跨连续梁桥振动特性的环境时变特征分析

长期连续下挠是大跨连续梁桥最主要的病害,基于封闭式联通管对佛开高速公路九江大桥进行挠度监测,利用峰值拾取法识别结构模态频率。研究日常运营条件下大跨连续梁桥振动特性的环境时变特征,结果表明,环境温度与九江大桥实测频率存在明显的相关性,随环境温度的上升而逐渐减小,随环境温度的下降而逐渐增大。     

高速铁路不同结构类型曲线轨道的轮轨动态相互作用特征分析

为了研究高速铁路不同结构类型曲线轨道的轮轨动态相互作用特征,以期为动车组在线路上的适应性设计提供参考,通过动力学仿真的手段,针对我国高速铁路常见的的板式无砟轨道、双块式无砟轨道和有砟轨道等多种类型轨道结构,采用车辆-轨道耦合动力学模型,选取轨道随机不平顺和钢轨波浪形磨耗不平顺,计算了高速动车组通过曲线时的轮轨动态相互作用响应,分析了动车组在不同结构类型曲线轨道上运行的动态相互作用特征.结果表明,动车组在不同结构类型的曲线轨道上运行时,轮轨垂向动态相互作用指标随速度增大而增大,轮轨横向动态相互作用指标随速度增大呈先减小后增大的规律.随机不平顺作用下,动车组在不同结构类型曲线轨道上动力学性能很接近,其在无砟轨道上的运行性能略优于在有砟轨道上的运行性能;钢轨波浪形磨耗不平顺作用下,CRTSⅡ型无砟轨道上的轮轨动态相互作用最强,CRTSⅠ,CRTSⅢ和双块式无砟轨道次之,有砟轨道最弱.     

大跨度斜拉桥静动载试验及结构评定

通过对乌石北江特大桥实施静动载试验,测量并分析荷载作用下控制截面的主梁挠度、主梁应变和主塔偏位等,比较该桥各指标的实际值和理论设计值,结果表明该主桥在力学性能上满足设计要求。     

沉井-土动力相互作用对大跨悬索桥地震反应的影响

以一座大跨悬索桥中塔沉井基础为工程背景,采用"m"法建立了沉井-土动力相互作用计算模型,研究了沉井-土动力相互作用对全桥结构地震反应的影响,并对其影响机理进行了探讨,最后分析了河床冲刷深度的变化对结构地震反应的影响。研究结果表明,沉井-土动力相互作用对边塔的地震反应影响较小,但会增大中塔的地震反应;考虑沉井-土动力相互作用时,在与基础的自振周期相近时,结构的地震反应表现出显著的共振效应,使得结构地震反应增大;河床冲刷深度变化对结构的地震反应有很大的影响,随着冲刷深度的增加,桥梁结构的地震反应并不是单调变化,而可能出现一个峰值。     

铁路桥梁混凝土性能的探讨

根据目前混凝土桥梁特别是大跨度桥梁所普遍存在的非受力开裂和线形变化过大等一些问题,提出铁路桥梁混凝土应该具有高强度、高性能和小变形的特殊性能要求,以及减少变形的途径,提倡开展适应大跨度铁路混凝土桥梁结构和荷载特性的恒定荷载作用下长期变形和短期荷载周期性重复作用下的变形的试验研究.     

既有铁路桥评估方法研究

目前,既有铁路桥梁技术状态主要从人工检查、静力性能和动力性能三方面进行评估,对3种评估方法的技术要点和存在的问题进行研究,认为人工检查对于识别初期劣化或损伤具有其它方法所不可替代的作用,是桥梁评估的一项不可缺少的细致的技术基础性工作；铁路桥整体静力性能通常不是设计关注点,只宜有选择地进行鉴定；人工检查和动态测试是保证高...     

高墩大跨梁桥稳定性分析

对于高墩大跨梁桥,由于其日益广泛地采用高强材料和薄壁结构,因而稳定问题也就更显重要。本文介绍了高墩大跨梁桥的2类稳定问题,论述了第1类稳定问题和第2类稳定问题,并引入有限元提出其求解方法,将非线性影响引入稳定问题,同时还利用大型桥梁设计分析系统BRDH对丹江口二桥稳定性进行了分析。     

成灌铁路桥梁设计

成灌铁路客运专线全线以高架桥为主。为满足灾后科学重建的要求,通过优化桥面布置减小了桥梁宽度,选用外形圆顺的箱形截面梁和桥墩增强了桥梁景观效果,采用与相邻简支梁平顺过渡的连续梁外形使桥梁线形流畅,采用配有阻尼器的盆式橡胶支座以降低连续梁主墩的地震作用,对无碴轨道道岔连续梁桥纵向分幅减小了桥梁横向伸缩量,在上跨公路的框架墩柱上设竖向拉槽改善了桥墩视觉效果,在长盖梁框架墩边柱顶设置支座以减小温度作用,结合结构整体受力分析、局部应力分析及动力分析,确保了桥梁设计满足安全性、舒适性、经济合理性、可持续发展和景观要求。     

铁路钢桁梁桥状态评估

以京广上行线洣河大桥为例介绍铁路钢桁梁桥的状态评估方法,为维修加固和更新改造提供依据。     

高速铁路常用跨度桥梁技术

为建立高速铁路常用跨度桥梁设计理论和方法,进行该类桥梁设计参数、简支梁动力性能简化判定方法、桥梁线形控制技术及整孔箱梁的制造、运输、架设技术研究。研究结果表明,桥面宽13.0 m,腹板间距6.7 m左右时,箱梁顶板和腹板的受力较为合理;24 m3、2 m箱梁预应力传力长度分别为1.1倍、1.2倍梁高;时速350 km客运专线铁路桥32 m简支箱梁梁体基频限值为150/L。为保证桥梁线形,应控制结构使用阶段上、下缘应力差在4 MPa内,施加预应力时混凝土的强度和弹性模量应达到设计值,施加二期恒载的时间间隔为60 d。箱梁制造时,梁端隔墙采用变截面平顺过渡,并合理地设置温控参数。     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

大跨径梁桥竖向接缝有关问题分析

提出了竖向接缝不良品质是导致大跨径梁桥运营期间下挠过大的原因之一 ,分析了影响竖向接缝质量的因素及接缝质量对桥梁竣工后期挠度的影响 ,从构造上提出了改进方法     

铁路桥梁模态参数测试方法的探讨

述评目前铁路桥梁模态参数实测中的技术现状,对其所涉及的规范条文、关键技术及方法的可靠性、适用性展开讨论。强调信号处理所必须遵循的求实、客观原则及动测问题的复杂性与专业性。对今后的改进提出建议。     

大跨径梁式桥的主要病害

论述了预应力混凝土大跨径梁式桥的两种主要病害,一是跨中下挠,二是梁体开裂。分析了跨中下挠、垂直裂缝、斜裂缝、纵向裂缝的原因,并叙述了预防对策。这些对策主要是:梁有足够的正截面和斜截面强度;设计中要控制恒载挠度(包括徐变挠度)在一个较小值;在梁纵向两悬臂端施加水平力对顶后合龙;三维分析箱梁主拉应力并布置预应力束;预留体外备用钢束;混凝土加载龄期不小于7天;竖向预应力应两次张拉以保证有效预应力。     

贵广铁路桥梁型式选择

新建贵阳至广州铁路是我国西南山区第一条高标准快速铁路,桥梁座数多.结合桥隧相间、山高路险、交通不便的环境特点及合理的施工方案,制订了在峡谷或河流处采用大跨度桥梁,在简支箱梁相对集中且不通过隧道地段采用32 m双线整孔预制箱梁,在桥隧相间的山区地段,采用32 m预制简支组合箱梁,隧道间困难地段采用便于现浇施工的小跨度连续刚构、连续梁及T构的设计施工方案.介绍该线的主要桥梁结构形式,重点介绍32 m简支箱梁的设计施工方案选择.