列车交会时高架轨道箱梁结构振动特性分析

研究目的:针对列车交会运行时高架轨道箱梁结构的振动问题，基于车桥耦合动力学理论，建立多种列车交会工况下的车桥耦合联合仿真模型，从时域和频域的角度分析列车交会运行时箱梁结构振动传递规律，以期为高架轨道箱梁结构振动噪声控制提供理论依据。研究结论:(1)列车双线等速交会时，箱梁结构跨中截面的位移响应大于列车双线不等速交会时的位移响应，其中在箱梁顶板和底板位置，等速交会时的振动位移响应约为列车单向运行时的2倍，不等速交会时的振动位移响应约为列车单向运行时的1.66～1.72倍；(2)列车双线等速交会与单向运行时的箱梁局部振动频率基本相同，但等速交会时的加速度响应幅值约为单向运行时的2倍；(3)列车通过时，翼缘板处振动位移最大，腹板次之，底板最小；(4)本研究成果可为高架轨道箱梁结构减振设计提供理论依据。     

“桥建合一”型地铁高架车站振动舒适度研究

"桥建合一"型地铁高架车站的轨道梁刚接在站房结构框架梁上,存在严重的车致振动舒适度问题。为了研究列车过站时"桥建合一"型地铁高架车站的振动舒适度规律,以某典型侧式"桥建合一"型地铁高架车站为研究对象,采用数值计算软件Matlab建立27自由度列车模型,采用有限元软件Ansys建立车站有限元模型,基于分离迭代法实现列车-车站的耦合作用,并对比实测数据验证列车-车站耦合振动分析模型的准确性。采用已验证的列车-车站耦合振动分析模型计算列车到发站时站房的振动舒适度敏感点,并研究列车车速、楼板厚度和桥墩跨度参数对站房振动舒适度的影响。研究结果表明:"桥建合一"型地铁高架车站的结构动力特性具有特殊性,典型楼板的1阶竖弯频率为28.91 Hz,是高铁客运站的4.7~7.7倍;站厅层振动舒适度敏感点位于结构缝附近和车站端部悬挑区域,列车到站时站厅层振动超标最大为32%;站房的车致振动相应总体上随列车车速的增加而增大,列车正线过站时60~80 km/h速度区间与列车会车过站时20~40 km/h和60~80 km/h速度区间的楼板振动增幅较为显著;楼板的车致振动在其自振频率附近会产生"共振效应",楼板厚度参数对楼板自制频率的影响较小,桥墩跨度参数对楼板自振频率的影响较大,合理设计桥墩跨度可以有效避免楼板产生"共振效应"。     

高速铁路大型高架车站的振动研究

高架车站是目前高速铁路建设中广泛运用的建筑形式,动车组列车通过时引起的振动影响旅客候车的舒适性。分析长沙南站结构,对其高架候车厅楼板进行振动测试;对国内外高架车站减振优化设计进行论述和分析,提出减振优化对策。     

高架城市轨道交通车辆及桥梁振动的理论研究

为研究高架轨道交通运行时的车辆与桥梁振动,以南京地铁1号线南延线某区间列车运行出现竖向振动异常为工程背景,对列车过桥引起的车桥振动状态进行了相关的理论分析,给出了车桥共振的条件,对车桥耦合振动进行了仿真模拟计算,并结合计算结果分析了不同影响因素对车桥振动的影响。通过综合各种分析,对过桥时列车的安全性、舒适性及桥梁结构的动力特性有了全面了解,并提出了相应的振动控制措施。     

"桥建合一"型地铁高架车站振动与结构噪声测试研究

"桥建合一"型地铁高架车站,相比于传统的"桥建分离"型高架车站,具有更严重的振动和结构噪声问题.以某典型"桥建合一"型地铁侧式高架车站为工程背景,通过实测列车到发站时站房结构振动和结构噪声响应,分析这类结构型式的响应规律,同时对不同功能区进行舒适度评价.研究结果表明:"桥建合一"型地铁高架车站的振动更剧烈,站厅层峰值加速度是"桥建分离"型高架车站的2～6倍;相比于柱顶/底,楼板振动的优势频段为10～60 Hz,低频振动被放大,并在楼板一阶竖弯频率处出现共振;相比于柱顶/底,悬挑端部振动在低频处被放大,受雨棚立柱的约束作用,站台层悬挑端的振动放大效果弱于站厅层;列车到发站时站厅层不满足振动舒适度要求;休息室内结构噪声影响较振动严重,最大超标量为21.02 dB.     

深圳地铁3号线广深铁路桥桩基托换技术

深圳地铁3号线穿过广深铁路高架桥,需对既有桥桩基进行托换。根据该工程具有所处地层地下水位高且含量丰富,被托换桩基上部桥梁结构对位移的敏感性高,铁路高架桥上列车行车时产生很大振动荷载等特点,采用主动托换方案,并采取在桩基托换施工时将列车运行动载和上部梁部荷载转移到临时钢支架等措施。介绍该桩基托换工程的施工工序,重点阐述了线路加固及扣轨施工、既有承台植筋、桩基主动托换顶升、切断旧桩、施工监测等关键施工技术。在铁路运营干线上列车正常运行的条件下,按施工方案进行本铁路高架桥桩基托换,取得了成功。     

城市轨道交通高架线噪声控制问题分析

由于高架桥结构直接暴露于环境中,列车通过产生的直接噪声和桥梁结构的二次辐射噪声对沿线居民带来较大影响,处理不当会影响高架线的发展和推广。分析城市轨道交通高架线振动与噪声的特点,重点研究分析轨道结构和桥梁结构振动与噪声的控制措施和问题,并提出高架线减振降噪的建议。     

基于调研与实测的高架地铁轨道的振动影响研究

以北京城区内某地铁高架桥为研究对象,采用现场监测、问卷调研等方法,探讨了高架轨道列车运营产生的振动对周边环境的影响规律,结合人体全身振动的接触限值规定,对高架轨道交通振动的影响进行了评价与分析。研究结果表明:以高架桥轨道位置为基点,随着与基点距离的增大,轨道振动的影响逐渐减弱;对于水平方向的振动响应,以平行于列车运营方向的振动分量为主要影响因素。结合不同桥墩的监测结果发现,其振动加速度峰值发生时刻点具有一定的滞后性,在对高架轨道交通振动的环境影响进行评价时,相位差因素应予以必要的考虑。发现体感振动与实测值的差异性较大时,应当以现场监测结果作为振动影响评价的主要依据。结合人体承受全身振动评价标准,对北京城区内典型高架桥段附近的建筑物的规划合理性进行了验证,为高架桥周边区域的建设规划提供了参考依据。     

北京地铁5号线高架结构的辐射噪声分析与实验研究

在试验和分析噪声源特性的基础上,对由结构噪声和轮轨噪声引起的高架结构附近的噪声传播规律进行研究,应用声学理论建立列车通过高架桥梁时的噪声预测模型。在北京地铁5号线高架桥梁试验段进行的现场噪声测试结果表明:用模型计算出的声压值与实测值的误差基本控制在5%以内,模型较为真实地反映了轨道交通高架结构附近的声场分布;在高架桥梁任一竖直平面内,较强的噪声级主要集中在桥梁的中部;梯形轨枕轨道具有良好的减振降噪作用,在低频处的振动速度最大值可降低70%以上,结构辐射噪声最大可降低2.4 dB。     

桩基托换后津滨轻轨高架桥动力性能分析

采用车桥耦合振动模型计算桩基托换后津滨轻轨高架桥在列车作用下的动挠度、振幅、梁体加速度以及列车脱轨系数、轮重减载率和轮轨横向力等动力响应，并对其进行评估，判断桩基托换后列车的行车安全性和平稳性。     

地铁振动对邻近建筑物影响及围护桩减振效果研究

依托北京某拟建住宅项目,采用现场监测方法获得地铁列车运行引起建筑物场区内地面振动的振动特性,并通过有限元分析软件建立地铁-土体-建筑一体化三维数值模型,预测拟建楼房的振动规律,预测结果与现场监测结果对比显示二者有良好的一致性,并分析采取基坑围护桩作为减振措施的应用效果。研究结果表明:(1)在地铁运行影响下,地面振动加速度级随着频率增加呈现先增大后减小的趋势;(2)对于10层左右的建筑物,地铁运行振动引起的动力响应随着楼层的增加,存在一个先减小后增大的过程,地面首层和顶层的动力响应最为显著;(3)基坑围护桩能有效减小建筑振动响应,各典型楼层最大Z计权振动加速度级均下降7~9 dB;(4)随着楼层的升高,建筑结构对30~40 Hz频段的建筑物竖向振动具有一定削弱作用。     

小半径曲线地段地铁列车运行对建筑物的振动影响分析

针对地铁小半径曲线地段列车运行对建筑物振动影响问题,运用车辆-轨道耦合动力学计算获得振源激励,建立列车动荷载作用下隧道-地层-建筑物有限元模型,并结合现场测试验证了模型的可靠性,研究列车运行对浅基础、短桩基础、长桩基础以及筏形基础建筑物振动响应的规律。结果表明：随着楼层的增加,建筑物的横向振动表现为先减少后增大,垂向振动表现为逐层增大的趋势;建筑物的振动在中高频成分(＞20 Hz)有所增加,低频成分则有所衰减;垂向振动要大于横向振动,楼柱的振动要比楼板的振动更加明显;不同基础条件下的建筑物垂向振级由大到小的排序为筏形基础＞浅基础＞短桩基础＞长桩基础,横向振级由大到小的排序为浅基础＞短桩基础＞长桩基础＞筏形基础,长桩基础对降低加速度振级最为有利。     

Test Analysis of the Vibration Response of Trough Girder Bridge in the Small Radius CurveEI北大核心

Research purposes: The bridge in circinate line of Hefei Railway Hub was built in the curve with radius of 300 m. In order to reduce structural height of the bridge across the Huainan railway, the single-line simple trough girder bridge with 32 m span was applied. The lateral vibration of the vehicle and bridge is intensified under the action of centrifugal force, and the torsion effect is obvious when the train running on the bridge in the small radius curve. On the other hand, the torsional rigidity of the trough girder with open section is lower than that of the closed box girder. Moreover, the wheel lateral force and the derailment coefficient is increased, and the reduction rate of wheel load is also increased owing to centrifugal force caused by unbalanced superelevation. In order to ensure the safe and smooth operation of the train and reveal the dynamic performance of the trough girder bridge in the small radius curve, the vibration response of the single-line trough girder bridge is tested and analyzed. Research conclusions:(1) The measured vertical and horizontal fundamental frequencies of the trough girder bridge are obviously larger than the vertical self-vibration frequency limit given by the relevant specification and the normal value of the measured transverse minimum natural vibration frequency. The lateral stiffness of the bridge is mainly controlled by its foundation stiffness. (2) The stiffness of the bridge can meet the requirements of C62 freight train safe running on the trough girder bridge in the curve with radius of 300 m at a speed of not more than 40 km/h. (3) The transverse vibration response of the bridge consists of the transverse static response of the structure caused by the centrifugal force and the lateral dynamic response caused by the coupling vibration of the vehicle-bridge system. (4) The research results can be referenced in the design of the railway bridge in the curve and coupled vibration analysis of trains and bridge in the small radius curve. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

桥梁墩台不均匀沉降时的车桥垂向系统耦合振动分析

运用自编车—线—桥垂向耦合振动分析程序,分析车辆通过桥梁时列车和桥梁的动力响应,研究桥梁墩台发生不均匀沉降对车、桥垂向系统耦合振动的影响。研究表明:货物列车通过时,在桥梁墩台不均匀沉降单一因素引起轨道不平顺的条件下,车辆和桥梁的动力响应随着列车速度的提高而增大,列车在经过桥梁折角时,轮轨力增大;在普通轨道不平顺和桥梁墩台不均匀沉降引起的附加轨道不平顺叠加的条件下,车辆和桥梁的动力指标中受到影响最大的是车体加速度,其次是轮重减载率,但各项指标均在规范规定的范围内。因此,对于客货共线的桥梁,规范限值可以满足货车运行安全性的要求,并且有一定的预留量。     

地基柔性效应对铁路连续梁桥弹塑性地震反应的影响

以某高速铁路大跨连续梁桥固定墩纵桥向的弹塑性地震反应为研究对象,建立考虑地基柔性约束效应的单墩动力计算模型,分析地基柔性效应对桥墩动力特性及弹塑性地震反应的影响规律。结果表明:地基比例系数m值的改变对桥墩的1阶自振频率影响较明显;随着地基比例系数m值的降低,墩顶位移及基底位移逐渐增加;地基越软,桥墩的弹塑性地震反应有增大的趋势。为了更加合理的描述桥墩的塑性状态,建议对软土场地桩基础钢筋混凝土桥墩进行延性抗震设计时,优选墩底曲率延性指标进行评价。     

滑坡发展中的锚索抗滑桩施工技术

在豫西山区三淅高速公路施工中,因连续降雨及上部施工改变原有地貌造成古滑坡复活,引起桥梁基础产生滑移,为治理滑坡采用了大截面锚索抗滑桩对正在发展中的滑坡体进行加固治理;并就大截面锚索抗滑桩的主要施工工艺技术和治理效果进行了阐述,为以后类似地质病害的处理提供了一定的借鉴。     

直线电机列车作用下高架桥的动力响应分析

建立直线感应电机(LIM)运载系统中列车与高架桥梁的动力相互作用空间分析模型,它由车辆模型和有限元桥梁模型组成。对具有2个转向架的4轴LIM列车车辆建立27个自由度的车辆动力模型。通过对有限元桥梁模型采用模态综合技术,以轨道不平顺作为系统的激励源,建立LIM列车和高架桥梁的耦合运动方程组,并编制计算分析程序。以一座3跨30 m简支梁高架桥为例,模拟LIM列车上桥、出桥的全过程,计算分析高架桥梁的自振特性及其在LIM列车通过时的动力响应特点。研究表明:由LIM列车引起的桥梁横、竖向位移响应值较小,远小于铁路规范的容许值;桥梁的竖向挠度主要受列车的重力荷载控制;桥梁最大横向位移响应出现在墩顶处,随着墩高和车速的增大而增大。     

钢板桩应用于基坑支护施工技术与效果分析

结合某高速公路互通主线桥18号墩左幅承台基坑开挖施工实例,针对该基坑位于京沪铁路与101省道之间复杂的周围环境,对基坑支护进行方案设计、施工和监测,根据监测的数据详细分析了钢板桩在基坑施工中作为维护结构的变化规律及应用效果,基于钢板桩施工期间的经验提出了相应的施工建议。     

重载铁路隧道基底病害微型桩加固技术研究

结合我国重载铁路隧道基底病害特点,提出了一种隧道基底微型桩加固技术。同时,利用大型有限元软件ANSYS建立隧道基底微型桩加固分析模型,采用30 t列车动压应力实测值模拟重载列车竖向动荷载,着重分析了30 t重载列车通过隧道基底病害区段时微型桩的加固效果,结合某隧道现场测试与混凝土检测结果以及新旧混凝土结合面强度统计分析结果,提出了基底采用微型桩加固基底混凝土厚度要求,为今后采用该法进行基底加固提供借鉴。     

高速铁路桩板结构路桥过渡段无砟轨道动力特性试验研究

桩板结构被广泛应用于我国高速铁路深厚软土地区地基处理,其对路基与桥梁间不均匀沉降控制具有显著效果,但针对桩板结构路桥过渡段上无砟轨道的结构动力特性却鲜有研究。以杭长高铁桩板结构路桥过渡段为研究对象,采用现场实车测试,分析不同行车速度下过渡段和相邻桥梁上无砟轨道结构动力特性及其差异。研究结果表明,随行车速度增加,钢轨和轨道板加速度呈指数增长,轨道板动位移呈线性增长;同一行车速度下,过渡段和桥梁上轨道结构振动无突变现象,差异性小;由行车测试数据拟合结果预测行车速度达到350 km/h时,过渡段上钢轨加速度约为2 324 m/s~2,轨道板动位移约为0.49 mm,轨道板加速度约为17.89 m/s~2。