高速铁路简支梁桥首墩高度限值研究

研究目的:桥梁和桥墩在温度效应作用下会发生翘曲而引起轨面几何形态的变化。由于桥台受温度作用变形较小,当与桥台相邻桥墩(首墩)高度较大时就可能引起轨道几何形位超限。本文以高速铁路6×32 m简支箱梁桥为研究对象,基于隔枕校核的方法,针对桥梁结构温度效应引起的基础变形形式,提出高速铁路32 m简支箱梁首墩高度合理取值范围的拟合计算公式。研究结论:(1)当首墩超过某一限值时,桥梁和桥墩在温度作用下将引起轨道高低和方向的几何形位超限,桥梁设计时不能忽视桥墩、桥梁温度效应引起的不平顺;(2)满足不平顺校核值的首墩高度与温度的关系式均可由H=a/ΔTb+c拟合;建议分别考虑桥墩升温耦合桥梁竖向正温差、桥墩降温耦合桥梁竖向负温差以及桥墩横向温差三种计算工况,并均以中波不平顺校核方法(隔8枕校核值)确定首墩高度限值;(3)建议将首墩高度限值纳入高铁桥梁设计规范;(4)该研究成果对于指导桥墩设计、施工,提高高速铁路桥上无缝线路的平顺性具有参考价值。     

相邻墩高差对无砟轨道结构不平顺的影响研究

针对新建客运专线验收时相邻桥墩高差较大的桥上轨道结构不平顺超限现象,基于有限元分析方法结合实际桥梁工点情况,对简支梁、连续梁及连续刚构典型桥梁工点分别建立有限元分析模型,研究相邻墩高差温度效应对无砟轨道平顺性的影响;相邻墩高差温度效应对轨道10 m弦长不平顺影响很小,对轨道48a弦长不平顺有较大影响,与轨道结构既有不平顺叠加可能超限;轨道480a弦长不平顺的直接影响因素是最高桥墩的高度,与相邻墩高差没有必然关系。     

城市轨道交通简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值研究

在考虑不同轨温幅度变化,且不考虑梁端铺设钢轨伸缩调节器的情况下,采用强度指标及变形指标对地铁简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值进行研究。结果表明:线路纵向阻力参数、列车制动荷载和轮轨黏着系数对桥墩纵向水平刚度限值的影响较大。在1.8倍列车荷载下,采用0.164摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取100,180 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取150,220 kN/cm。采用0.250摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取250,500 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取300,500 kN/cm。由于该计算结果为理论分析结果,采用的阻力参数、荷载参数等与实际是否相符合还需要进一步验证。     

时速140km城市轨道交通简支梁桥竖向刚度限值研究

轨道桥梁竖向刚度限值一般由乘坐舒适度与行车安全性控制。目前正在建设中的上海轨道交通11号线南段工程,其设计车速为140 km/h,这一车速超出现有规范覆盖范围。为此,分别采用半波正弦模型和动力耦合模型分析了地铁A型列车通过多孔简支梁桥时车、桥动力响应,分别以ISO2631舒适度标准和我国高速铁路设计规范规定的舒适度标准为主要控制指标,得到了车速140 km/h城市轨道交通简支梁桥的合理竖向刚度限值。     

铅芯橡胶支座高墩铁路简支梁桥减隔震特性的研究

以某高墩铁路简支梁桥桥墩为研究对象,考虑了铅芯橡胶支座的非线性特性和桥梁结构的相互影响,在建立高墩铁路简支梁桥全桥动力分析模型的基础上,利用时程分析的方法,对不同地震输入激励条件下隔震桥梁的动力响应及减震率进行了计算研究,取得了一些有使用价值的结果,为高墩铁路简支梁桥的减隔震设计、提高桥梁结构的抗震安全性提供了参考.     

桥墩墩顶横向水平位移限值的研究

结合现行桥梁设计规范的修订工作,对桥墩墩顶横向水平位移的限值进行研究。首先对国内外关于墩顶横向位移的限值进行比较,然后从既有线选择了3种代表情况计算其墩顶位移值来进行统计分析,从而提供确定合理限值的依据,最后提出结论性意见。     

32m高速铁路简支梁桥铺轨后残余徐变上拱限值研究

运用Midas软件分别建立简支梁桥-CRTSⅡ型板式无砟轨道空间耦合静力学模型和车-线-桥耦合动力学模型,进行32m高速铁路简支梁桥铺轨后残余徐变上拱限值研究。结果表明:桥梁残余徐变变形是影响32m波长周期性高低不平顺的主要因素;随着桥梁残余徐变幅值增加,长钢轨的附加不平顺呈线性增大,桥梁残余变形幅值为10mm时,钢轨的上拱变形量可达9.8mm;行车速度为380km·h^-1、桥梁残余徐变上拱幅值由3mm增加至10mm时,车体的垂向加速度峰值由0.275m·s^-2增加至1.159m·s^-2,旅客乘坐舒适度指标由1.549逐渐增加至3.105;当桥梁残余徐变幅值为8.0mm,在280~380km·h-1车速范围内,旅客乘坐舒适度指标达到3.108,桥梁梁端振动加速度达到5.217m·s^-2,已超出规范限值,因此建议高速铁路32m简支梁桥铺轨后其残余徐变上拱限值按7.0mm控制,为避免残余徐变限值的改变对桥梁设计方案产生显著影响,可通过适当延后铺轨时间保证桥梁残余徐变变形满足限值要求。     

广珠城际简支梁墩顶纵向水平线刚度限值研究

桥上无缝线路设计是跨区间无缝线路设计的重要组成部分,在桥上铺设无缝线路必须进行梁轨相互作用分析,并对桥梁和轨道结构进行检算。桥上无缝线路钢轨、墩台的纵向力及位移的分布很大程度上取决于桥梁墩台纵向水平线刚度。针对广珠城际铁路的活载类型、轨道结构类型等具体情况,根据桥墩纵向水平线刚度的控制条件,对常见跨度的简支梁桥墩纵向水平线刚度的限值进行了分析计算。     

活塞式拉压限制器在高墩简支梁桥上的应用

研究目的:铁路简支梁桥上部结构纵向力通过梁体传递和分配到各墩,墩高较大时,墩顶变形较大,在遇到较大地震力作用时,墩顶变形过大会引起落梁甚至桥梁倒塌等严重灾害。因此,针对高墩谷架桥研发了一种既能传递拉力又能传递压力的连梁装置——活塞式拉压限制器,以期减小高墩的水平受力,从而控制墩顶的变形。研究结论:(1)活塞式拉压限制器将梁体在纵向上连接起来,并将纵向力传递至端部刚性桥台或中间刚性墩固定点,起到调节桥梁刚度,控制墩梁相对变形的作用;(2)活塞式拉压限制器的应用对桥墩及桥台均有一定的减震作用,且对高墩的减震效果更明显;(3)活塞式拉压限制器有良好的地震调节作用,对高墩简支梁桥桥墩的内力调节作用与其屈服刚度、游间量、墩高等因素密切相关;(4)活塞式拉压限制器的应用可使得桥梁设计不增加桥墩尺寸,并使各墩尺寸一致;(5)活塞式拉压限制器的研发及应用将会加速耗能型连梁装置及防落梁系统的实用化进程。     

400 km/h高速铁路两种简支梁桥竖向基频限值对比研究

随着莫斯科—喀山400 km/h高速铁路设计的逐步推进,国内已有的高速铁路设计规范对于简支梁桥基频限值的相关条文已不能满足设计需求。为避免列车通过桥梁时出现过大振动甚至产生共振,以莫喀高速铁路两种33. 1 m简支梁桥形式(混凝土简支箱梁桥、钢-混结合简支梁桥)为背景,通过车桥耦合振动分析,对简支梁桥的竖向挠度和基频限值进行研究。结果表明:列车活载类型对桥梁竖向基频限值有一定影响,这与车辆的车长和轴重等参数有关;对于跨度L=33. 1 m混凝土简支箱梁桥,中国高速列车对应的竖向基频限值为100/L,俄罗斯设计列车对应的竖向基频限值为140/L; 33. 1 m钢-混结合简支梁比33. 1 m混凝土简支箱梁桥的竖向基频限值更高。本研究成果可为400 km/h高速铁路简支梁桥设计提供参考。     

双线铁路简支梁桥的摩擦摆支座适用墩高范围研究

针对常用的32 m跨度双线铁路简支梁桥,研究摩擦摆支座在不同墩高情况下的减隔震率,确定适用墩高范围。运用OpenSEES软件,分别建立不同墩高情况下的采用普通支座(即球形钢支座)和摩擦摆支座的铁路简支梁桥有限元模型。对比采用2种不同支座的桥梁在同一地震动输入下的地震响应,确定不同墩高情况下的摩擦摆支座的墩顶位移减隔震率与墩底弯矩减隔震率。研究结果表明:如果要求纵、横向墩顶位移减隔震率大于55%,同时要求纵、横向墩底弯矩减隔震率大于25%,常用双线铁路简支梁桥的适用墩高范围为0～52 m。     

64 m简支梁桥铺设无缝线路墩顶纵向水平线刚度研究

针对桥上无缝线路纵向力的传递特点,运用线桥墩一体化计算分析模型,对64 m简支梁桥上无缝线路纵向力及梁轨的快速相对位移进行计算分析,提出了墩顶纵向水平线刚度的最小值,以指导大跨度简支梁桥上无缝线路设计。     

铁路轻型墩墩顶横向位移限值确定的方法与分析

阐述既有桥梁检定规范关于墩顶振幅限值条文制订的依据、适用范围和存在的问题 ,提出根据既有桥梁检定规范确定轻型墩墩顶位移限值的等刚度法 ,最后对轻型墩设计中的刚度问题进行了分析讨论     

首座连续梁桥高墩墩中转体施工技术研究

桥梁平转施工是目前跨越既有线路连续梁桥采用的常用施工方法之一。根据转体位置,桥梁平转可分为墩底转体和墩顶转体两种技术,但是在高墩连续梁桥转体施工中,这两种施工技术的应用具有一定局限性。大树村龙川江三线大桥是世界上首次采用墩中同步转体方式施工的跨越既有成昆铁路的一座连续梁桥,本文以该桥转体施工实践为背景,介绍了墩中转体施工中的关键技术,主要阐述了墩中转体系统设计与构造及用于墩中转体的新型托架结构、墩中转体的施工工艺流程及关键技术、施工工艺的控制要点,对今后类似桥梁的建设具有较高的参考价值。     

铁路高墩桥梁基底摇摆隔震与墩顶减震对比研究

为提高铁路高墩桥梁抗震性能,探讨强震下高墩桥梁减、隔震设计,提出一种适用于顺、横桥向的高墩基底摇摆隔震设计方法。根据铁路高墩减、隔震设计参数确定原则,给出高墩摇摆隔震力学计算模型及其主要参数计算公式。结合某铁路高墩桥梁,采用数值方法分析其基底摇摆隔震效果与墩顶铅芯橡胶支座减震效果,并进行比较。结果表明:墩顶铅芯橡胶支座具有一定减震效果,基底摇摆隔震高墩能靠自重平衡地震作用,隔震效果比墩顶减震效果更好、更稳定;基底摇摆隔震技术还可实现墩底最大地震弯矩不受输入地震动频谱特性的影响。     

铁路高墩大跨连续刚构双肢薄壁墩设计关键技术研究

结合新建和邢铁路宋家庄川特大桥主桥(60+2×100+60)m连续刚构工程,从桥式方案比选到墩形选择进行充分论证,对控制刚构设计的墩身合理尺寸、刚度、动力特性、对顶力、施工及成桥状态稳定等关键技术进行计算分析,总结一套较完整、切实可行的设计思路和方法,阐述双肢薄壁墩的特点及应用范围。     

高铁CPⅢ复测高程和相邻点高差较差限差的确定

研究目的:CPⅢ高程网对保证高速铁路无砟轨道高程方向上的静态平顺度具有至关重要的作用。为了确保其测量结果的可靠性,常需进行复测,而目前高铁CPⅢ复测高程和相邻点的高差较差限差一般是基于大量的统计数据给出的,并非经过严密的理论推导。因此,研究CPⅢ复测高程和相邻点高差较差的严密估算原理,对保证在建高铁CPⅢ高程网的建网、复测成果的可靠性具有重要的意义。研究结论:按间接平差原理推导了CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的严密估算模型。并依据该模型,对按德国中视法和中国矩形法施测的CPⅢ高程模拟网进行了仿真计算,其结果与现有高速铁路工程测量规范关于CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定相吻合,为高速铁路工程测量规范有关CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定提供了理论支撑。     

高墩大跨曲线桥梁墩底转体风险分析与控制

结合昆明黄马高速公路上跨南昆铁路立交桥和云南蒙文砚高速公路上跨昆玉河铁路立交桥两个工程,针对其桥墩高、跨度大、曲线半径小、墩底转体、上跨铁路营业线的特点,分析研究了其在设计、施工过程中存在的风险和采取的控制措施。设计上,采取优化转体墩高、梁长,减小转体吨位,曲线梁设置转体横向预偏心,减少配重量等方式;施工上,采取重点审查专项施组方案、加强施工安全质量管理、引入第三方安全监控等系列措施。实践证明,以上措施的应用使得转体系统非常稳定,施工安全风险可控,可为以后类似转体法施工桥梁工程方案设计的研究、审查提供指导和参考。     

铁路桥梁温度效应对相邻不同墩高的桥墩高程变化的影响研究

相邻桥墩高差过大时,温度效应会引起各桥墩间产生竖向位移差,进而导致轨面产生附加不平顺,对轨道的平顺性及运营安全产生影响。鉴于我国幅员辽阔、地形地貌复杂,部分桥梁相邻桥墩存在较大高差的现象,有必要开展相邻桥墩高差较大时温度效应对不同高度桥墩高程变化的影响研究。采用MIDAS建立有限元模型进行建模,对常见铁路桥梁结构进行分析,并根据计算最终结果,为设计及施工提出指导性建议。     

高速铁路简支梁桥减隔震研究

研究目的:近年来,为满足人们对交通运输的需求,高速铁路工程事业正蓬勃发展,相应的高速铁路抗震问题也引起越来越多的学者们的关注。但是,一般的减隔震装置难以满足高速铁路地震时行车安全性的严格要求。基于此,本文针对罕遇地震作用下的高速铁路简支梁桥提出一种新型减隔震系统,并对新型减隔震系统的动力设计参数进行优化设计,使其更好地服务于高速铁路桥梁。研究结论:(1)在LRB性能参数的可行域内能够获得满足本文分析模型约束条件的最优解,因此优化设计提高了新型减隔震系统的控制效果,可降低生产成本;(2)新型减隔震系统对强震下高速铁路简支梁桥地震响应具有良好的控制效果,新型减隔震系统可在减少梁端纵向位移、保证桥墩不屈服的基础上,使桥墩底部的弯矩最小化;(3)在高速铁路简支梁桥的减隔震设计中,梁端纵向位移和桥墩剪力是主要约束条件,对新型减隔震系统性能参数最优解的选取起着重要作用;(4)利用SQP算法求解本文建立的优化设计模型,最优解收敛迅速且稳定;(5)该研究结论可为减隔震技术在高速铁路简支桥梁中的设计和应用提供全新的思路与手段。