重载铁路混凝土梁常见病害分析及处理对策研究

以朔黄铁路近2000孔混凝土梁为研究对象,开展重载运输对既有铁路混凝土梁的影响分析、常见病害统计及原因分析,并提出相应的加固处理对策。结果表明:重载运输导致桥梁结构主梁、墩台基础、支座等结构横向、竖向和纵向受力大幅增加,活载储备量降低,振动和疲劳加剧,进而引起混凝土梁体开裂、挠度过大、横向振动加剧、梁端顶死等一系列病害大量出现并迅速扩展,轴重和运量的大幅提高是病害快速出现和发展的直接原因,通过采取体外预应力加固、辅助钢梁加固和裂缝灌封等措施,可以达到提高混凝土梁结构承载能力、抗裂性能和耐久性能的目的。     

重载铁路隧底结构病害特点及疲劳损伤机理分析

现场调查结果表明,隧底结构病害主要为隧底下沉、翻浆冒泥、侧沟外挤、混凝土破损和混凝土不密实,隧底病害连续长度多集中在3～9 m区间,围岩越差隧底结构病害越严重,隧底病害的影响因素主要为大轴重、围岩缺陷和地下水作用。基于通过疲劳寿命曲线预测铁路隧道结构疲劳损伤的方法,建立计算模型对重载线路疲劳损伤过程进行模拟分析。结果表明:在重载列车长期荷载作用下隧底结构道床、仰拱填充层和仰拱均依次出现了损伤;运行12年后重载线路道床最早出现损伤,轨枕下方损伤影响范围由上至下逐渐增大。     

运营期轨道交通桥梁支座病害治理方法研究

桥梁支座病害是北京轨道交通最为普遍桥梁病害之一,极大地威胁桥梁结构和运营安全,桥梁支座病害治理已经成为桥梁养护维修的重要工作。为了不影响正常运营,治理工作只能在运营结束后进行,而且还要对轨道等桥面设备进行防护,以上因素给治理工作带来了极大的难度。本文分析了运营期轨道交通支座病害治理的重要性和特殊性,详细介绍和分析了根据目前北京轨道交通支座病害特点而采取的同步顶升、顶升+灌浆料修复垫石、垫石局部加固补强三种支座病害治理方法。从分析和实践结果看,这三种桥梁支座病害治理方法能够满足各项严格控制指标要求,具有对轨道等重要设施设备影响小和治理时间满足正常运营的要求等优点,能够适用于城市轨道交通桥梁支座病害治理工作,具有一定推广意义。     

基于橡胶总应变的板式橡胶支座失效条件判据

在数条高速公路桥梁支座病害调查结果的基础上,分析了板式橡胶支座典型病害(局部脱空和剪切变形超限)的成因,并以板式橡胶支座总应变为支座受力状态的判别依据,根据从实桥上取下的运营16~20年的板式橡胶支座的橡胶单轴拉伸试验结果建立支座受力分析有限元模型,对不同规格的板式橡胶支座在不同平均压应力、剪切变形和转角变形下的受力状况进行分析,依不同状况下支座橡胶总应变的大小及其对桥梁结构受力的影响程度,提出了局部脱空和剪切变形超限板式橡胶支座的失效条件。     

30 t轴重下重载铁路隧道隧底结构疲劳损伤研究

鉴于重载铁路隧底结构疲劳损伤现象较普通客货共线铁路更加明显,根据现场调查对重载铁路隧底结构病害进行分类,并确定了影响其疲劳损伤的主要因素为重载列车长时间大轴重碾压。依托张唐铁路双线重载铁路隧道大型现场原位激振试验,得到了Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下道床结构表面的轴重列车附加动荷载分布规律,利用Ansys Workbench仿真软件对重载铁路隧底结构损伤分布及疲劳损伤进行模拟,并结合试验所得道床和仰拱结构的动应力验证其计算结果的准确性,结果表明:将实测所得动压力时程曲线作为Workbench动力初始条件进行疲劳损伤计算具有客观性,计算得出:随着围岩条件降低,隧底结构损伤范围及损伤程度逐渐增加;在相同围岩级别30 t轴重条件下隧底结构损伤出现的时间由上至下依次递增,且损伤程度逐渐降低。研究成果可为重载铁路隧道运营期长期服役性能研究及疲劳寿命预测提供借鉴和参考。     

震后桥梁支座病害原因分析

"5.12"汶川地震发生后,给西安铁路局的桥梁设备带来很大的破坏效应。在地震力的强烈作用下,由于既有桥梁支座设计没有充分考虑抗震的要求,支座发生了过大的位移和变形,从而造成支座锚固螺栓拔出、剪断及活动支座错位等病害。作者通过对该类病害的分析,为问题的正确处理提供科学依据;利用对结构力传递形式的研究,减少对结构其他部位产生的不利影响。     

重载铁路小跨度桥梁病害综合整治加固技术研究

针对朔黄铁路某12 m跨度简支T梁病害较为严重情况,采用调查分析和现场试验相结合的方法,开展桥梁病害调查、桥梁病害整治加固和整治前后运营性能对比试验研究。结果表明:12 m跨度T梁主要存在梁体开裂严重、振动过大、支座位移过大、挠度过大等一系列病害,劣化等级评定为A级A1等,通过采取更换支座、增加梁端限位装置、梁体涂胶封闭、预应力碳纤维板加固梁体和墩身增大截面加固等系列整治加固方法,能够最大程度地完成病害整治并大幅提高结构耐久性和梁体承载能力,整治后桥跨结构振动、动挠度和支座位移等参数数值明显减小,整治效果显著。     

营运线桥梁支座系统病害分析与治理技术研究

支座系统作为桥梁结构的重要组成部分，起着受力传递、位移变化保障桥梁正常使用的重要作用。支座系统的材料质量、施工质量直接影响一座桥的使用寿命。墩高、桥长、支座量大，一旦出现病害造成的经济损失和社会影响都不可忽视。本文就梁式桥支座系统易发生病害、严重后果等进行分析研究，并就因支座系统问题引起的重大安全隐患治理方法进行研究，查明原因、提出解决方案，经济安全地完成处理，保障了人民生命财产安全，为今后桥梁施工关键工序控制提供借鉴。     

预应力混凝土曲线梁桥支座病害成因分析

近年来采用空间杆系模拟曲线梁结构受力时假定梁单元形心与剪切中心重合,无法计算约束扭转效应及翘曲和畸变,结构计算结果与实际受力存在偏差,因此,应采用实体有限元进一步模拟结构真实受力。本文在对预应力混凝土曲线连续箱梁常见支座病害分析的基础上,采用实体有限元建立结构计算模型对主梁施工阶段支座反力的变化进行分析,并与杆系计算结果比较。研究结果表明:曲线梁桥扭转效应和平面内变位是其支座病害出现的直接原因,宜在设计中通过合理设置主梁支座及限位来消除其对结构的不利影响;相对来说,采用实体有限元比采用杆系有限元计算曲线梁结构受力更趋合理。     

钢筋混凝土连续弯箱梁桥支座病害处理方法及施工监控

部分钢筋混凝土连续弯箱梁的盆式橡胶支座,在施工过程中因安装不当或随运营时间的增长,使盆式支座上导向钢板与下钢盆顶紧,从而导致支座功能失效,给桥梁上部结构受力带来极为不利的影响.对某高速公路钢筋混凝土连续箱梁盆式支座病害处理方法及施工监控,进行了介绍和探讨,供同类桥梁支座病害处理参考.     

重载铁路桥梁劣化评定标准化技术研究

重载铁路运输的快速发展提高了铁路的运输能力和经济效益,但列车轴重提高和编组增加使既有铁路桥梁病害日益加剧。现有的铁路桥梁劣化评定标准中的检查内容、检查方法和等级评定标准等存在着一定的局限性,按照既有规范进行劣化等级评定不能准确反映重载桥梁结构的实际技术状况,因此,迫切需要进行重载铁路桥梁标准化劣化评定技术的研究。本文主要针对朔黄铁路桥梁劣化现状,结合既有规范对铁路桥梁劣化评定进行研究,并根据研究结果对朔黄铁路桥梁进行了劣化评定,以此形成一套重载铁路桥梁标准化劣化评定技术规程。     

重载铁路隧道底部围岩损伤机理研究

以我国第一条按照30 t重载铁路标准建设的瓦日铁路太行山隧道为工程依托,采用现场长期监测结合数值模拟的方式,将重载铁路隧道底部围岩的损伤过程主要分为3个阶段。研究表明:随着时间的增长和重载列车的作用,底部围岩损伤位置的接触压力和水压力不断增加,这种现象在轨道下方尤为明显;地下水长期冲刷作用下,围岩颗粒逐渐流失,造成脱空范围变大出现贯通,引起相邻位置接触压力集中易造成基底结构失稳;故重载列车大轴重的长期碾压是底部围岩损伤激增的主要原因、且底部围岩在地下水冲刷作用和自身缺陷的相互影响下逐渐劣化,为基底结构病害的产生提供了条件。研究成果可为重载铁路隧道底部围岩损伤的预测和病害处治方法提供思路和借鉴。     

基于重载货车动力响应的轨道状态检测装置技术研究

基于重载货车-有砟轨道耦合动力仿真模型,研究轨道常见的焊缝凹陷、钢轨波磨和三角坑病害特征,分析重载货车不同部件在病害作用下的敏感程度及响应幅值。结果表明:不同车速的空载和重载状态下,货车的车体、侧架、轴箱垂向加速度均随病害幅值增大而增大;不同车速下的货车侧架垂向位移受焊缝凹陷深度和磨耗深度的影响不大,但对三角坑幅值的影响较敏感。根据分析结果提出了国内测试货车的测试内容及安装技术方案,以C80货车为测试载体,加装长期自动检测的车辆状态感应模块、组合导航模块、自发电模块,实现基于C80货车动力响应的轨道状态检测。     

梁端斜裂缝对重载铁路32m跨度简支T梁受力性能影响研究

以重载铁路32 m跨度简支T梁为研究对象,采用数值仿真分析和现场试验相结合的方法,开展梁端斜裂缝对桥梁受力性能影响研究。结果表明:重载运输快速发展引起桥梁结构主梁结构横向、竖向和纵向受力大幅增加,振动和疲劳加剧,简支T梁端部位置出现大量45°斜向裂缝并迅速发展,斜裂缝引起桥跨结构竖向和横向自振频率降低,桥梁整体承载能力下降,危及行车安全,通过采用粘贴钢板等措施能够达到病害处治的目的。     

64m单线下承式钢桁梁重载适应性分析

从强度、刚度、稳定性以及疲劳等几个方面对某线铁路一座既有64 m单线铁路栓焊下承钢桁梁桥开行重载列车的适应性展开相关研究,计算分析大轴重重载列车作用下结构的受力。研究以平面计算为主,空间为辅,计算构件及连接构件的强度、稳定性及疲劳的重载适应性,发现和确定薄弱环节,确定既有钢桁梁桥大轴重运输的适应性,为今后开行大轴重列车提供技术支持和安全保障。     

盆式橡胶支座与垫石组合的接触有限元分析

以高速铁路桥梁支座和垫石为工程背景,详细介绍盆式橡胶支座的构造与垫石的布筋,运用ANSYS程序对支座下钢盆与钢筋混凝土垫石间的受力性能进行非线性有限元数值分析,对结构数值模拟中单元的选取、材料的定义,有限元建模过程及支座与垫石之间接触摩擦等关键技术进行系统分析。研究在载荷作用下支座垫石组合各个构件的受力性能,并以单支座垫石为例,探讨不同支座底板厚度、不同垫石高度对两者组合结构的应力状态和变形的影响。研究结果表明:有限元分析能很好地模拟支座垫石组合的实际受力性能;主要设计参数的变化会对支座-垫石组合的受力产生相应影响。研究成果能为桥梁工程应用提供参考。     

30t轴重下朔黄铁路桥涵结构强化技术试验研究

通过调研朔黄铁路桥涵结构的运营现状,分析30t轴重货物列车运营条件下各种跨度桥梁运营活载效应与设计活载效应比值,提出朔黄铁路大轴重重载运输强化改造设计活载图式,开展朔黄铁路30t轴重货车实车综合试验,根据各类桥涵结构特点和试验结果,得出大轴重重载列车对桥涵结构的作用规律。从钢筋混凝土简支梁、普通高度预应力混凝土梁、低高度及超低高度预应力混凝土梁、桥梁支座、钢筋混凝土涵洞及框构桥和墩台基础等方面,分析了大轴重重载运输条件下桥涵结构面临的主要技术问题,研发了预应力碳纤维板强化、辅助梁强化、小跨度桥涵强化等技术,研制了新型重载支座。各强化技术与措施经朔黄铁路工程实施与强化效果验证,可提高桥涵结构承载能力,能满足30t轴重货车运营要求。     

支座参数对韩江特大桥地震响应的影响

为了研究摩擦摆支座栓钉抗力和支座阻尼对桥梁结构地震响应的影响,以韩江特大桥主桥为研究对象,应用ANSYS建立全桥模型,采用非线性时程分析法对比分析了不同支座参数下该主桥的地震响应。研究结果表明:摩擦摆支座栓钉抗力系数较合理的取值范围为0.04~0.05,在实际应用中还应考虑栓钉抗力对正常荷载作用下桥梁结构变形等的影响;考虑支座阻尼后各桥墩的支座纵桥向最大水平位移均有一定程度减小,还会减小除11~#桥墩外其余桥墩支座纵桥向最大水平剪力;考虑支座阻尼后会增加9~#,11~#,13~#,15~#桥墩墩底纵桥向最大弯矩,而10~#,12~#,14~#桥墩墩底纵桥向最大弯矩有所减小。     

南京长江大桥正桥1号墩支座病害原因分析

通过对南京长江大桥正桥 1号墩端活动支座主要构件变形检测数据、施工过程中的测量数据以及支座的受力情况等方面的分析 ,提出支座病害产生的原因 ,并对大型辊轴支座的设计、制造、安装、维修保养提出建议     

铅芯橡胶支座多向受力力学性能试验研究

研究目的:目前,对铅芯橡胶支座力学性能的研究主要是基于支座的水平单向压剪试验,然而,在实际地震中橡胶支座处于多向受力状态下,因而有必要对支座在多向受力状态下的力学性能进行研究。本文采用低周反复循环加载试验方法对铅芯橡胶支座进行水平单向压剪试验和水平双向压剪试验,研究多向受力对支座力学性能的影响,并对水平双向压剪作用下支座的剪切性能进行模拟。研究结论:(1)与水平单向压剪作用下相比,铅芯橡胶支座在水平双向压剪作用下的耗能能力、屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比均有一定程度的减小;(2)根据铅芯橡胶支座在水平单向压剪作用下剪切性能的经验公式,可以较为有效地模拟支座在水平双向压剪作用下的剪切性能,但在压应力较大时计算值和试验值有较大误差,使用时应予以关注;(3)该研究成果对隔震结构的设计和分析具有参考价值。关键词:铅芯橡胶支座;多向受力;压剪试验;力学性能