大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究

以某铁路64m单线栓焊下承式钢桁梁桥为研究对象,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,进行提速和扩能条件下的大桥静动力性能试验研究。结果表明:静载作用下,实测大桥杆件应力和跨中挠度均小于理论计算值,挠度、应力校验系数略大于规范通常值,挠度和应力相对残余均满足要求,上下游两片受力较为均匀;不同速度列车作用下桥梁运营性能指标基本满足规范要求,但实测数据均较大,且大于同类型双线钢桁梁桥,空重混编列车引起桥梁更大振动;桥梁基本满足承载能力和使用条件要求,结构处于良好的弹性工作状态,但桥跨结构整体刚度偏弱,安全储备较小,建议对桥梁整体刚度进行加强并对桥梁动力响应进行实时监测。     

铁路下承式连续钢桁梁桥静动力性能评估

成昆铁路复线完工后,部分老线区段将并入复线,并开行时速为160 km的动车组。为评估老线中典型桥梁在开行动车组后的服役性能,通过数值仿真及现场静动力荷载试验的方式,对某3×64 m连续钢桁梁桥的静力及动力性能进行检测与评估。研究表明,静力荷载作用下,主桁杆件最大轴向拉、压应力分别为143.1,175.4 MPa,均小于容许应力240 MPa,结构具有足够的强度安全储备。第34、35、36孔挠跨比分别为1/1 756、1/1 940、1/1 732,均小于规范规定的1/1 250,表明该桥具备通行动车组的刚度条件。各工况下活动支座纵向位移最大值为3.195 mm,小于支座纵向位移允许限值,表明各活动支座工作状态良好。动荷载作用下,主梁振型、自振频率与既有检定结果差异不大,且均小于理论计算值。主梁跨中竖向加速度、主梁跨中横向加速度、桥墩横向振幅及活动支座横向变形均满足规范要求,表明该钢桁梁桥主梁、桥墩及支座等主要组成部分的技术指标均满足行车要求。     

重载车桥耦合作用下48 m钢桁梁桥动力性能

研究目的:随着社会经济发展和人们需求的提高,铁路货运能力亟待进一步提高,在既有铁路网基础上加大铁路列车轴重是有效提高铁路运能的主要途径之一。列车轴重增大后车桥振动效应将增加,既有铁路网中的钢桥能否适应铁路轴重的提高成为列车轴重能否增加的关键问题。本文为分析重载列车作用下钢桥动力性能,选取既有线中常用跨度48 m钢桁梁桥为研究对象,通过轮对与轨道接触处的力与位移相互关系建立空间重载铁路车-桥系统耦合振动分析模型,在与实测结果对比基础上,对影响重载铁路钢桁梁桥动力性能的轨道不平顺、列车轴重和列车速度等因素进行系统分析。研究结论:(1)轨道不平顺功率谱、列车轴重和列车速度均对重载列车作用下的钢桁梁桥的动力性能有着重要影响;(2)美国六级轨道不平顺与桥上实际线路不平顺更加接近;(3)重载铁路运输中27 t轴重列车通过48 m钢桁梁桥时建议对列车运行速度进行限制。     

重载运输下大跨度钢桁梁桥病害分析及试验研究

随着重载运输的不断发展,铁路钢桥病害日益凸显。以朔黄铁路64 m下承式钢桁梁为对象,对其出现的典型支座病害的成因、处理方法和病害对桥梁运营的影响进行了系统的分析研究。研究结果表明:由于4个支座之间存在高低不平,且支座表面存在一定程度的不平整,支座部位构件产生了一定程度的初始应力,在重载列车的反复作用下,导致支座联接构件出现疲劳断裂破坏,进而引起桥跨结构跨中横向加速度、竖向振幅的急剧增大和主桁杆件受力的显著变化,危及行车安全。通过更换结构部件和改变支座高程的方法能够消除支座病害影响,整治效果显著。     

四线铁路刚架系杆拱桥静动力性能试验研究

以广州枢纽四线铁路主跨160m刚架系杆拱桥为研究对象,对大跨度刚架系杆拱桥进行静动力性能试验,了解结构在荷载作用下的实际工作状态。静载试验选取该桥关键断面进行截面应力、挠度测试,通过有限元软件进行模拟仿真和试验验证,试验结果与理论分析相符;动载试验在列车以不同速度过桥时,对关键截面的横、竖向动力响应进行量测,并与相关规范进行对比,动力响应指标符合相关规范要求。结果表明:桥梁在列车荷载作用下,结构静动力特性良好,具有足够的强度和刚度。     

简支双线钢桁梁桥设计与施工技术研究

研究目的:简支钢桁梁设计、施工较为复杂,设计过程中必须考虑相应的施工方案,针对不同的施工方案作相应的计算、设计。本文以漯阜铁路颖河特大桥为例,对128 m简支双线钢桁梁设计与施工进行简要分析、研究,为同类型的桥梁设计与施工提供参考。研究结论:漯阜铁路颖河特大桥,引桥为32 m跨度的简支梁,主桥斜交跨越颖河Ⅳ级航道通航河流,单孔双向通航,受通航净高、净宽限制,经通航论证及方案比选,主跨采用128 m简支钢桁梁。由于受施工条件限制,施工期间不能影响通航,采用了在岸上搭设支架,在河中设置临时支墩,支架上完成拼装,并在钢桁梁前端安装导梁,半悬臂拖拉(顶推)法架设,既满足了施工时不影响通航的要求,又节省了施工时间。     

复杂环境条件下单双线隧道过渡段方案研究

隧道建设在考虑铁路远期建设需求情况下,需要为远期工程建设预留条件,特别是在车站附近,道岔、渡线较多,线路线间距复杂,该段落隧道工程常会遇到单双线隧道结构过渡情况。隧道单双线过渡段结构形式较为复杂,利用特殊断面使隧道由单洞双线与双洞单线进行过渡,其常用方案有直接过渡和连拱隧道逐步过渡两种方案,需要结合具体条件进行合理选择。本研究针对南庄岭隧道地质条件、断面跨度、施工难度、运营养护条件等因素,结合连拱隧道与大断面结构过渡方案采用有限元分析方法在经济性、施工便捷性及工期、受力角度进行方案比选,以合理确定隧道DK89+767～DK89+806段结构形式及施工方案。     

重载铁路钢桁梁桥疲劳寿命预测方法及应用研究

对朔黄铁路一座64 m单线下承式钢桁梁桥的疲劳寿命进行评估。基于运营列车的编组和运量,采用有限元软件计算得到评估杆件的应力历程,利用雨流计数法统计得到不同杆件的应力频谱,并采用合理的系数对应力幅进行修正,结合Miner线性累积损伤原理对钢桁桥的疲劳寿命进行评估。结果表明:下弦杆、斜杆和次横梁的理论剩余疲劳寿命在50年以上;吊杆高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命为35年;纵梁跨中下翼缘高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命已截止,其他构造理论剩余疲劳寿命均不足10年。对于开行重载运输的钢桁梁桥,纵梁及其连接部位是薄弱环节,应重点关注。     

列车通过钢桁梁桥时动力响应分析

研究目的:随着列车速度不断提高,对既有线上钢桁梁进行动力分析,对于正确地进行铁路桥梁的设计以及既有线路的维修加固有重要的参考意义.研究结论:将列车--钢桁梁桥视为一个整体系统,由弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的对号入座法则,导出了车桥系统的振动方程,此法比一般的有限元法更方便.计算了DF4机车牵引25辆C62货车和DF11机车牵引18辆客车以不同的速度通过某简支钢桁梁桥的振动响应.通过分析,其行车安全有保障,舒适度指标和车辆平稳性指标均达到合格以上.说明该桥具有足够的横、竖向刚度.     

预应力混凝土连续梁桥静动力特性试验分析

以1座实际预应力混凝土连续箱梁桥为背景,应用MIDAS CIVIL2006软件,采用空间有限元模型分析其最不利弯矩、应力、变位和自振频率,并与该桥静动载试验测试结果进行比较分析.研究结果表明:主要测点的应变与挠度实测值均小于理论计算值,相对残余应变与挠度在控制值以内,实测自振频率高于计算频率而实测冲击系数小于计算值.该成果可为此类桥梁长期跟踪监控提供依据,也为完善预应力混凝土连续箱梁桥设计积累资料.     

铁路简支钢桁梁桥横向抗震性能研究

通过分析钢桁梁的抗震薄弱部位及其抗震性能,建议以应力比为指标来确定钢桁梁抗震最不利杆件。建立了跨度48 m的铁路简支钢桁梁桥全桥有限元模型,以应力比为判据计算分析横桥向地震作用下该桥抗震薄弱部位并对相应杆件的抗震性能进行了评价。研究结果表明:下弦杆E4E6及下平纵联斜杆F0H1为抗震薄弱部位,在8度罕遇地震作用下分别会发生强度破坏和失稳破坏。     

义乌宾王大桥静动力性能试验研究分析

静载试验分3种荷载工况,对每种工况均测试关键截面的应力及挠度。动载试验对列车以不同速度过桥时墩顶及跨中截面的横向振动位移进行量测,并测试跨中截面的竖向动挠度。通过脉动试验,对全桥的自振频率、振型及阻尼比进行量测。进行检算,确定桥梁各部位的最大应力,以得出原设计最不利荷载轮位并指导试验。采用静、动载试验方法检验桥梁整体及各部位受力性能和结构动力特性,得到应力、挠度、横向振动位移,竖向动挠度、自振频率、振型和阻尼等关键桥梁特性值。将这些关键的桥梁特性值与2006年对本桥所作试验而得到的相对应的桥梁特性值进行对比,通过这些数据的变化,得出本桥在刚度,强度等方面的变化,为进一步的理论分析提供依据,并对桥梁在养护和维修加固方面给出合理的指导与方向。     

基于SIMPACK的钢桁梁斜拉桥车-桥系统动力性能分析

为研究铁路高速化、重载化引起的车-桥系统耦合动力问题,以新建南广客运专线郁江双线主跨228 m钢桁梁斜拉桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力模型并进行子结构分析、模态分析;采用多体动力学通用软件SIMPACK建立CRH2动车组模型,通过读取桥梁模态信息,在SIMPACK中实现列车与桥梁的数据交换,最终实现车-桥系统动力性能分析。对分析结果进行评估,结论为:当CRH2动车组以设计速度200km/h通过该桥时,列车走行性具有优良的动力性能;以基础设施预留250km/h的速度通过该桥时,除了列车横向总体舒适性指标为良好外,其余列车走行性具有优良的动力性能。这说明桥梁能提供足够的刚度,满足高速列车运行的高平顺性要求。     

基于挠度的铁路双线简支钢桁梁桥杆件损伤程度识别研究

以梁桥节点最大位移改变率作为损伤程度伤识别指标,分别采用广义回归神经网络(GRNN)算法和ε-支持向量回归机(ε-SVR)算法,进行损伤程度识别研究。通过对一座铁路双线简支钢桁梁桥某杆件的损伤程度识别研究发现:(1)GRNN损伤程度识别模型具有一定的抗噪能力,不具有泛化性。(2)SVR损伤程度识别模型具有很强的抗噪能力和很好的泛化性。(3)以桥梁节点最大位移改变率作为损伤程度识别指标时,数据回归算法不能采用GRNN算法,应采用ε-SVR算法。     

铁路钢桁梁桥在重载列车下的受力适应性分析

在既有线上开行重载列车可满足我国快速发展的铁路运量要求,但势必会对既有铁路桥梁的安全性产生不利影响。以长东黄河大桥4跨铁路连续钢桁梁为工程背景,采用Midas软件建立了有限元模型,对其整体受力性能和杆件局部受力性能在30 t重载列车下的适应性进行了分析。结果表明:长东黄河大桥连续钢桁梁的整体受力性能满足30 t重载的运营要求,其中竖向挠度安全裕度较中-活载下降约22%,但横向挠度安全裕度无明显下降。钢桁梁各杆件的应力安全储备系数、疲劳安全储备系数和稳定安全储备系数均较中-活载下降低近20%左右,且个别杆件在30 t重载下的疲劳和稳定性能不满足规范要求,需进行适当加固。     

30 t轴重重载铁路有砟轨道动力性能试验研究

在瓦日(吕梁市兴县瓦塘镇—日照港)重载铁路综合试验段开展30 t轴重实车试验,研究新型重载铁路有砟轨道结构扣件、轨枕及整体轨道结构的动力性能。研究结果表明:30 t轴重重载列车通过时,新型重载有砟轨道安全性参数均小于安全限值;弹性垫层采用TPEE材质,并提高了垫层刚度,延长了其疲劳寿命;弹条Ⅵ型扣件具有足够的横向承载能力,保持轨距的能力较好;Ⅳa型轨枕承载能力高,具有较大的安全储备且其横向位移小,具有较好的轨道结构稳定性;通过提高道床厚度降低了道床底部应力,减少了重载列车对路基的破坏;新型重载轨道结构提高了轨道结构的横向刚度,具有更好的稳定性。     

京雄城际铁路简支大跨度钢箱系杆拱桥静动力性能

采用MIDAS有限元软件建立京雄城际铁路跨径112.5 m的简支钢箱系杆拱桥模型,计算了静载作用下该桥的受力性能、自振频率和振型。对该桥进行了静载试验、动力特性试验和动载试验,对比分析了有限元模拟计算值和实测值。结果表明：静载作用下钢箱系杆拱桥各控制截面的挠度和应力的实测值与计算值相符,校验系数均小于1.0;结构受力变形对称性良好;自振频率和振型的实测值与计算值基本一致,结构整体刚度良好;动载作用下桥梁各项动力学性能指标均小于规范值,且各项指标与行车速度关系不明显。可见,钢箱系杆拱桥静动载作用下受力性能良好,可应用于城际铁路桥梁建设。     

重载铁路简支梁桥静动载试验分析

神朔线内桥梁均基于设计活载为原"中-活载"开行25 t轴重C80重载货车,车辆荷载密度超过了原"中-活载"标准中关于车辆均布荷载80 kN/m的规定,梁体安全储备相对降低,且检查发现部分摇轴钢支座纵向位移超限。通过分析现场试验结果,掌握梁体在静动载作用下的工作状态,评估试验结构静动力学性能,并与铁运函〔2004〕120号《铁路桥梁检定规范》的具体要求进行对比,为列车运营提供技术支持。试验结果表明,线路运能增加之后,各项试验指标尚能满足规范要求,当前运营条件下结构处于良好状态。