基于瑞典条分法的铁路边坡极限状态设计研究

在参与修编Q/CR9127-2018《铁路路基设计规范(极限状态法)》过程中,发现铁路路基边坡的极限状态设计表达式、分项系数及设计验证校准等方面仍不完善.针对该问题,首先提出铁路路基边坡极限状态设计表达通式;其次,通过考虑变量相关性的方法计算出不同设计速度下的路基边坡分项系数;最后,通过大量的铁路路基边坡(路堤、路堑)...     

京张高铁八达岭铁路隧道衬砌极限状态设计方法研究

由于荷载和材料参数的随机性,采用相同安全系数设计的隧道结构可靠性并不一致.基于概率理论的极限状态设计方法可消除上述问题,并可定量地描述隧道结构的可靠性,是未来隧道结构设计方法的发展方向.理解极限状态法在设计理念、设计参数、计算公式及评价标准等方面与传统方法的区别是正确应用该方法的前提.以京张高铁八达岭铁路隧道衬砌结构设...     

分项系数法与基于可靠指标设计方法的对比

研究目的:本文通过对分项系数设计方法和基于可靠指标设计方法的概念、流程及实例的对比,揭示这两种设计方法的实质——基于可靠指标设计方法是直接把概率的理念引入设计之中,分项系数设计方法是在设计中间接地反映了概率论的思想。通过分析两者的共同之处和明显差异,为工程设计和研究人员根据实际情况合理地选用设计方法提供指导。研究结论:(1)分项系数设计法,相对简单,偏于安全,适合常规设计,是实用的设计方法;(2)可靠指标设计法,能兼顾安全和经济,设计过程复杂,适合特殊设计,是理想化的设计方式和科学研究的方法;(3)支挡结构工程设计可采用分项系数法;(4)研究结论对工程设计和研究人员选用支挡结构设计方法具有指导意义。     

铁路钢桥抗火性能和极限承载力研究

钢桥因轻质高强、跨越能力大而广泛应用于铁路的交通枢纽和咽喉工程,但近年频发的极端事件—桥梁火灾在铁路桥梁中屡见不鲜,严重威胁结构安全,导致结构产生不可恢复的损伤甚至倒塌。探究在火灾下桥梁性能退化规律,确定火灾下的铁路桥梁极限承载能力,是保证铁路桥梁安全运营的基本前提。此处以80 m单线铁路简支钢桁梁桥为研究对象,基于大涡模拟(LES)场模型理论,采用FDS火灾模拟软件分析确定桥上与桥下火灾场景温度场及升温曲线,结合有限元软件通过热-结构耦合分析火灾作用下结构温度场和极限承载能力。研究表明：桥上火灾场景火灾温度场在水平面内分布均匀,受火30 min左右时构件温度接近火灾烟气温度,钢材性能有所弱化;活载较大时,桥门架最先发生屈曲,屈曲系数为0.939,结构可能因高温导致热屈曲失稳。桥下火灾场景影响范围在16 m左右,下弦杆及下平纵联温度最高,桥下净空为5、10 m时,结构分别在受火6.8、22.5 min左右时达到耐火极限,桥下净空为15、20 m时,结构受火灾作用的影响较小;结构临界屈曲荷载随温度升高逐渐减小,各火灾场景结构极限承载能力分别下降34.1%、14%、2.2%、1.5%左右,...     

基于极限状态设计法的重力式挡墙设计研究

研究目的:重力式挡土墙极限状态设计的研究,是以墙身自重支撑侧向土压力的明挖基础支挡结构极限状态设计研究的基础。本文通过对重力式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、槽型挡土墙等明挖基础支挡结构设计研究提供参考。研究结论:(1)重力式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)影响重力式挡土墙极限状态的最关键因素是综合内摩擦角;(3)现行规范中重力式挡土墙不同的功能检算、不同设计状况,其隐含可靠指标不同,对应的分项系数也应不同;(4)研究结论可直接用于重力式挡土墙的设计,并为其他明挖基础支挡结构设计研究提供参考。     

危险火灾场景下铁路钢桥温度场和极限承载力研究

选择典型铁路桥梁64 m单线钢桁梁为研究对象,对其火灾作用下的温度场分布情况和力学行为进行分析。基于桥梁结构特点,分析可能发生的火灾场景,确定桥面列车火灾为危险场景,并提出温度场升温曲线。通过危险火灾场景下的升温曲线对钢桁梁桥温度场进行分析,发现构件受火时间超过25 min时的温度基本接近火灾烟气温度;将桥梁温度场赋予到力学有限元模型中进行力学分析,发现受火约38 min时钢桁梁达到极限破坏状态,耐火极限较小。     

铁路隧道概率极限状态设计分项系数标定与讨论

目前,我国结构设计规范中广泛采用以荷载和抗力分项系数代表概率可靠性的概率极限状态设计方法。然而,在Eurocode 7等岩土工程结构的设计规范及相关研究中,对荷载与抗力分项系数方法,即以一组固定分项系数来保证不同工况下工程结构可靠性提出质疑。基于多年来我国铁路隧道衬砌结构概率极限状态设计的研究成果与应用情况,进一步细化不同围岩分级、埋深和衬砌类型的分项系数标定,共标定28种工况下衬砌结构设计的分项系数;分别采用本文、《铁路隧道极限状态法设计暂行规范》和《铁路隧道设计规范》的衬砌结构可靠性与安全性评价指标,对京张高铁八达岭隧道8种工况下设计方案的安全性与可靠性进行对比分析,不同工况下的隧道衬砌结构设计可靠指标与安全系数差异较大,说明荷载与抗力分项系数方法在铁路隧道衬砌可靠性设计中的稳健性较差。建议在隧道设计规范层面应逐步开展基于概率可靠性地勘和计算两阶段的研究,并提出铁路隧道设计方法转轨的部分建议。     

铁路钢桥疲劳研究进展北大核心

近年来,我国铁路的运输格局发生了较大变化:一方面,建成了大量的高速铁路,铁路钢桥跨度不断增大,同时出现了大量新型构造细节;另一方面,既有铁路将逐步以货运为主,钢桥面临着轴重增加和运量增大的挑战。此外,我国将新建轴重30 t级专用重载铁路,在轴重显著增加的情况下,钢桥构造细节的疲劳问题也更为严峻。疲劳一直是钢桥研究领域中一项重要的课题,在新的运输形势下,新型构造细节的疲劳设计以及既有钢桥的疲劳评估,均成为目前铁路钢桥研究中需要更加重视的课题之一。本文从铁路钢桥疲劳设计方法、设计荷载、性能试验和寿命评估等角度出发,对铁路钢桥疲劳研究现状进行了分析,提出了需要进一步研究的关键技术问题。     

铁路桥梁承载能力可靠性分析

简述结构可靠度指标计算中心点法和验算点法的基本原理,编制了相应的计算程序。对时速160、200 km客货共线铁路预制预应力混凝土简支T梁和时速250、350 km客运专线铁路预制、现浇预应力混凝土简支箱梁,时速160、200、250 km客货共线铁路和时速120 km重载铁路(Z=1.2)道砟桥面简支钢桁梁,时速250 km客运专线铁路钢-混凝土简支、连续结合梁,时速160 km城际铁路钢管混凝土桁架连续梁等进行了承载能力可靠度指标校准计算,对铁路桥梁承载能力的可靠度指标给出了建议值。     

钢桥设计（上）

介绍了在铁路钢桥发展中，对结构设计、承压稳定、断裂、疲劳等理论的研究应用。     

钢桥设计（下）

介绍了在铁路钢桥发展中,对结构设计、承压稳定、断裂、疲劳等理论的研究应用。     

铁路桥梁正常使用极限状态可靠度校准研究

分别以现行容许应力法规范、试行极限状态法规范和欧洲规范为依据,对某铁路工程预制后张法简支T梁的正截面抗裂性和桥梁刚度进行验算,从而对3种规范在正常使用极限状态下的可靠度进行比较,得出3种情况下的安全储备大小顺序:欧洲规范现行容许应力法规范试行极限状态法规范,并对试行极限状态法规范提出建议。     

大跨度钢箱叠拱桥在高速铁路中的应用研究

新建哈尔滨-大连高速铁路跨越长春市富民大街设计采用138m钢箱叠拱,为国内首次采用的新型拱桥结构,是目前国际上同类桥梁中的跨度最大、位于严寒地区的桥梁,也是国内第一座应用实体圆钢吊杆铁路桥梁,对该桥应用中的关键技术实体圆钢吊杆的连接及低温疲劳特性、拱脚的合理构造及局部应力、对无砟轨道适应性、车桥耦合动力效应等进行了系统计算分析和试验研究,其研究成果已应用于新开河特大桥中,详细介绍桥式方案及在高速铁路应用中的关键技术研究成果。     

基于极限状态法的高铁桥上双块式无砟轨道配筋设计研究

为使我国铁路设计技术更好地与国际设计方法接轨,针对高速铁路桥上双块式无砟轨道结构,依据Q/CR9130-2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》,结合有限元和数值计算的方法,运用极限状态法对道床板和底座进行配筋设计研究。结果表明:极限状态法中正常使用极限状态计算弯矩结果与容许应力法基本一致,承载能力极限状态计算结果较大;道床板和底座极限状态法的配筋数量略低于容许应力法。     

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。     

兰渝铁路96m下承式钢管混凝土拱桥设计

兰渝铁路是设计时速为200 km的客货共线双线铁路,为跨越巉柳高速公路,设计采用了1孔96 m下承式钢管混凝土拱桥。针对客货共线铁路对桥梁的要求,简要介绍96 m下承式钢管混凝土拱桥的结构设计和施工方法,分别采用平面和空间计算模型,对该桥进行静力计算分析、拱脚节点局部应力分析、自振特性分析和空间稳定性分析,计算分析表明该桥设计合理,各项设计计算值均满足规范要求。     

基于健康监测的钢桁梁桥结构承载力可靠性评估

桥梁结构健康监测系统能有效监测桥梁结构上的各种作用及结构效应,可为准确评估桥梁结构状态提供信息。以一座钢桁梁桥健康监测数据为基础,研究基于健康监测的钢桥构件承载力可靠性评估方法,分析应变信号的特点,并根据一段时间内的健康监测数据对桥梁结构进行承载力可靠性分析,建立基于随机车辆荷载模型的桥梁承载力可靠性评估方法,探讨温度效应对结构承载力可靠指标的影响。结果表明:由移动车辆振动引起的钢桥构件应变很小,移动车辆荷载产生的静力响应对构件承载力可靠指标起控制作用;随机车辆荷载模型能较好地模拟实际列车通行情况,结合有限元方法,能快速对钢桥构件承载力进行可靠性评估;考虑温度效应后构件承载力可靠指标有所减小,且温差越大,变化越明显。