400 k m/h高速铁路常用跨度混凝土简支梁竖向基频研究

简支梁自振频率的合理取值对保证列车的运营安全及舒适性尤为重要.本文比较了车桥耦合作用与移动荷载列车作用下简支梁的动力响应;基于移动荷载列模型,计算得出不同列车作用下32 m与40 m简支梁的动力系数与梁体竖向加速度;以桥梁的实际运营活载效应小于设计活载效应为准则,提出了400 km/h高速铁路常用跨度混凝土简支梁的竖向...     

时速400km高速铁路预应力混凝土简支梁竖向基频下限探讨

以24～40 m典型跨度简支梁为研究对象,通过有限元计算分析,确定不同跨度桥梁及不同列车荷载的简支梁容许动力系数.基于移动荷载列-桥梁动力仿真模型,探究列车移动荷载列形式、列车时速、简支梁跨度、竖向基频对梁体动力响应的影响规律.结合梁体振动加速度、容许动力系数和规范要求,确定时速400 km高速铁路预应力混凝土简支梁桥...     

时速400km及以上高速铁路24～64 m简支梁竖向频率限值

针对24,32,40,48和64m简支梁,以及CR400AF型中国标准动车组,建立移动荷载列-桥梁系统模型,开展动力仿真计算,分析不同时速的动车组驶过不同频率、不同跨度简支梁时的梁体动力响应,并综合容许动力系数要求与规范规定,进行时速400km及以上高速铁路更大跨度区间简支梁的竖向频率限值研究.结果表明:梁体动力系数从...     

高速铁路跨度40m与32m简支箱梁建造技术对比研究

为了对高速铁路跨度40 m和32 m简支箱梁建造技术进行对比分析,分别建立5跨40 m和32 m简支箱梁计算模型,从结构动力特性、车桥耦合动力响应两个方面,对两个计算模型进行对比研究,最后以一项工程实例为背景,从经济性角度对40 m和32 m简支箱梁方案进行对比。结果表明:对于5跨40 m和32 m简支梁计算模型,40 m简支梁模型的自振频率偏低,而梁体横向加速度和梁体位移比32 m简支梁模型偏大;墩高变化对两个计算模型的梁体横向加速度和横向位移的影响规律保持一致;对于25 m左右墩高的桥梁,采用40 m简支梁进行方案设计时,工程总造价比32 m简支梁方案偏低1.2%,并且下部工程造价明显低于32 m简支梁方案,墩高越高,这一优势越明显。     

高速铁路大跨度混凝土简支箱梁动力特性分析

研究目的:我国高速铁路桥梁以跨度32 m预应力混凝土简支箱梁桥为主,对于下部基础费用占比大的桥梁区段,采用大跨度简支梁可以显著降低工程费用,高速铁路大跨度简支梁是一个重要的研究方向,其在列车作用下的动力特性是设计需要考虑的关键因素。本文利用移动荷载列计算方法,分析车桥共振条件,提出不同跨度混凝土简支梁的方案设计,分析列车作用下大跨度简支梁的动力特性,为确定高速铁路大跨度简支梁的合理跨度提供支撑。研究结论:(1)共振速度与简支梁自振频率和车长相关;车长d与跨度L的比值是简支梁桥车桥共振的关键影响因素;(2)大跨度简支梁设计中,静活载作用下的梁端转角限值决定了简支梁的最小梁高;(3)当跨度逐渐接近动车组车长的2倍时,简支梁的动力系数和跨中加速度也逐渐增加;有限元分析的车桥共振现象与公式分析的结论基本一致;(4)本研究成果可指导高速铁路大跨度简支梁的工程设计。     

高速铁路简支梁基于桥面加速度的基频限值

考虑轻型桥梁结构和轨道结构的发展方向,有必要研究基于桥面加速度的基频限值.采用移动荷载列模型,针对32、40 m跨度高速铁路简支梁在不同质量、不同设计速度下进行车桥动力理论分析,基于桥面加速度评判指标给出了基频限值.研究结果表明:随着梁体自振频率增加,列车作用引起的桥面加速度逐渐减小.相同计算条件下,线质量越大计算得到...     

更高速度条件下铁路简支箱梁关键参数研究

针对梁体基频、竖向刚度等参数,概述我国高速铁路桥梁参数的研究思路及成果、参数设计及运营现状,采用车桥竖向相互作用程序分析铁路简支箱梁动力响应规律。结果表明,梁体基频为设计参数的控制因素,梁体实测梁体基频高于设计值和规范限值,梁体刚度存在一定的储备;时速350 km的高速铁路简支箱梁可适应更高速度420 km/h的运营要求;420 km/h速度等级高速铁路简支箱梁关键参数可参考350 km/h速度等级相关参数;40 m跨度车桥动力响应明显降低,梁体基频等动力参数不再控制梁体设计,建议开展高速铁路更大跨度简支箱梁应用研究。     

盾构隧道下穿高速铁路有砟轨道路基不均匀沉降分析

采用多体动力学仿真软件建立车辆-轨道系统模型,分析盾构隧道穿越高速铁路有砟轨道引起路基不均匀沉降对车辆-轨道系统动力响应的影响规律。结果表明：(1)列车速度为300 km/h,当盾构隧道穿越引起路基不均匀沉降波长为15 m,波幅大于25 mm时轮重减载率超过0.6的限值,波幅大于32 mm时车体最大竖向加速度超过0.13 g的限值;(2)当盾构隧道穿越路基引起不均匀沉降波幅为25 mm,波长小于15 m时,轮重减载率超过0.6的限值,车体竖向加速度随着波长的增加先增大后减小,但均未超过0.13g的限值;(3)当盾构隧道穿越路基引起不均匀沉降波幅为25 mm,波长为15 m,轮重减载率随着列车运行速度的提高而增大,运行速度超过300 km/h时轮重减载率达到0.6的限值,车体竖向加速度随着列车运行速度的增加变化较小,但均未超过0.13g的限值。     

350 km/h高铁32 m简支箱梁提速至400 km/h适应性分析

研究目的:高速铁路列车速度是衡量国家铁路发展水平的重要指标之一,时速400 km是目前多个国家追求的目标或发展方向。中国国家铁路集团有限公司于2021年组织实施“CR450科技创新工程”。本文基于京沪高速铁路32 m简支箱梁在动车组420 km/h速度范围内的试验数据,从桥梁结构自振频率、竖向刚度、动车组作用下的动力响应方面分析其对动车组400 km/h运行的适应性。研究结论:(1)32 m简支箱梁梁体竖向自振频率实测值为6.68～7.03 Hz,大于相关文献按440 km/h仿真计算确定的基频限值5.1 Hz;(2)32 m简支箱梁梁体竖向刚度能够保证动车组400 km/h运行的安全性和乘坐舒适性;(3)32 m简支箱梁结构承载力满足动车组400 km/h的运营荷载要求;(4)32 m简支箱梁实测梁体竖向振动加速度最大值为0.27 m/s²,小于《高速铁路设计规范》规定的限值5.0 m/s²;(5)在动车组420 km/h速度范围内,正线轮轴横向力实测值一般小于20 kN,实测梁体跨中和桥墩墩顶横向振幅数值均较小,实测无砟轨道相邻梁端两侧的...     

时速400km高速铁路曲线超高研究

通过理论分析对时速400 km铁路线路最大曲线超高、欠超高以及最小曲线半径进行了研究,并建立列车通过高速铁路曲线地段动力学仿真计算模型,对不同工况下高速列车动力学各项安全性和平稳性指标进行计算分析。结果表明:时速400 km高速铁路最大曲线超高、欠超高、过超高、欠过超高之和、最大曲线超高与欠(过)超高之和等参数可以采用既有350 km/h高速铁路规范规定值;高速列车以400 km/h速度通过7 500,8 500,9 000 m半径曲线时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等各项安全性指标均在限值以内;从平稳性方面考虑,高低速列车不共线运行时,对时速400 km高速铁路推荐最小曲线半径为9 000 m,一般条件下8 500 m,困难条件下7 500 m;高低速列车共线运行时,为了满足高低速匹配要求,推荐最小曲线半径为8 500 m。     

30m简支梁桥墩车桥耦合动力仿真分析

根据车桥耦合振动分析理论,运用桥梁结构动力分析程序BDAP,针对城际轨道交通30m简支梁桥墩3种不同墩高方案,采用空间有限元建立全桥动力分析模型,对桥梁空间自振特性进行了计算,并对3种不同墩高方案在CRH2和德国ICE3动车组作用下的车桥空间耦合振动进行了分析,评价3种不同墩高方案的动力性能以及列车运行安全性与舒适性。研究结论表明:(1)3种墩高方案(H=8m、12m、15m)的全桥一阶横向自振频率分别是0.909Hz、1.051Hz和1.034Hz;(2)在CRH2和ICE3动车组以速度160km/h通过时,简支梁跨中竖向振动位移和竖向振动加速度较小,在限值以内;(3)在CRH2和德国ICE3动车组以速度160km/h运行时,车辆竖向和横向舒适性均能达到"优"。说明3种墩高方案具有足够的全桥横向刚度,满足列车时速160km行车的安全性和良好舒适性要求。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

基础沉降对土路基上板式轨道动力性能影响分析

研究目的:无砟轨道的稳定性和耐久性由线下基础决定,而土路基上无砟轨道铺设成功的核心是不均匀沉降的控制,因此研究不均匀沉降对轮轨系统的动力影响对工程设计很有必要。研究方法:应用车辆-轨道耦合动力学理论,建立了土路基上车辆-板式轨道耦合动力学垂向模型,并编制相应的仿真计算程序。研究结果:选用不同沉降工况进行计算,得出轮轨系统的动力响应,以及不均匀沉降对轮轨系统的动力影响规律。研究结论:当车辆通过路基不均匀区段时,轮轨动力作用急剧增大,CA砂浆和路基面动应力明显增大,设计速度为250 km/h时,路基不均匀沉降建议控制在20 mm/20 m以内,困难路段不得超过30 mm/20 m,设计速度为300 km/h时,路基不均匀沉降建议应控制严格在20 mm/20 m以内。     

高速铁路预制后张法预应力混凝土大跨度简支梁技术研究北大核心

我国高速铁路运营里程已经占全球1/2以上,预制架设的简支梁桥占我国高速铁路桥的绝大部分,研究预制架设大跨度简支梁对推动我国高速铁路桥梁技术进步十分必要。本文的研究及设计统计结果表明,对于高速铁路简支梁设计,跨度≤32 m由基频限值控制,随着跨度增大,梁端转角限值的影响越来越大。分析不同基频的简支梁在运营列车作用下的动力系数发现,大跨简支梁车桥动力效应不明显。40 m简支梁试设计证明梁体质量可以控制在1 000 t以内,因此目前的运架设备通过改造可以满足其运输架设要求。此外,在一定条件下使用40 m简支梁将带来巨大的经济效益。     

高速铁路预制后张法预应力混凝土大跨度简支梁技术研究

我国高速铁路运营里程已经占全球1/2以上,预制架设的简支梁桥占我国高速铁路桥的绝大部分,研究预制架设大跨度简支梁对推动我国高速铁路桥梁技术进步十分必要。本文的研究及设计统计结果表明,对于高速铁路简支梁设计,跨度≤32 m由基频限值控制,随着跨度增大,梁端转角限值的影响越来越大。分析不同基频的简支梁在运营列车作用下的动力系数发现,大跨简支梁车桥动力效应不明显。40 m简支梁试设计证明梁体质量可以控制在1 000 t以内,因此目前的运架设备通过改造可以满足其运输架设要求。此外,在一定条件下使用40 m简支梁将带来巨大的经济效益。     

高速铁路桥梁动力设计参数研究

本文介绍了高速铁路行车速度对桥梁动力响应的影响，给出了同类型车辆过桥时的桥梁共振速度，并按一定条件计算了各种跨度简支梁在具有不同自振频率的动力系数值；文中也讨论车辆振动，车辆动力参数及轨道不平顺等参数对高速铁路桥梁的振动的影响；     

土路基-刚性基础板式轨道过渡段动力特性分析

研究目的：目前，我国拟在高速铁路的土路基上铺设无砟轨道，由于高速铁路的轨道要求有更高的平顺性和舒适性，因此本文从车辆-轨道耦合大系统的角度出发，探讨土路基与刚性基础的过渡区段的动力特性，以期为过渡段的设计和施工提供理论支持和参考依据。 研究方法：基于车辆-轨道耦合动力学理论，建立了土路基-刚性基础过渡段模型，编制了动力学仿真计算程序，对过渡段的动力特性进行了仿真计算分析。 研究结论：在土路基-刚性基础过渡区段，轨道基础刚度差产生动力作用不是很大，但钢轨挠度变化显著；差异沉降对轮轨系统的动力作用十分剧烈，考虑30mm／10m的差异沉降，车体加速度达到1．0m／s。时，接近舒适度管理目标值0．13g；随着速度的提高，动力作用加剧，当运行速度从250km／h提高到350km／h时，最大轮轨垂向作用力从92kN提高到104kN，而最大车体加速度从1．0m／s^2提高到1．4m／s^2，此时已经超过了安全限值；过渡段的设置长度宜以车体加速度为主，最大差异沉降为30mm的过渡区段，过渡段的长度可以设置在25—30m之间。     

考虑基础沉降的车-桥耦合振动分析

桥梁基础沉降是高速铁路桥梁在运营过程中的主要问题之一,过大的沉降直接影响车辆运行安全性和舒适性。为研究不同桥梁基础沉降形式和沉降量对车-桥耦合振动性能的影响,建立10跨高速铁路32 m典型简支梁桥有限元模型,开展无沉降、单墩沉降、相邻双墩沉降和相邻三墩沉降4种工况的车辆动力响应对比分析。另外,研究10～50 mm内5种沉降量对车辆动力响应的影响。结果表明:对于单墩沉降工况,当沉降量大于20 mm时,随着沉降量的增大车辆竖向加速度明显增大,当沉降量为50 mm时,车辆竖向加速度较无沉降工况增大了1. 2倍;对于相邻双墩沉降工况,车辆动力响应总体上比单墩沉降工况小;相邻三墩沉降对车辆竖向加速度影响显著,当相邻三墩沉降量分别为10,20,30 mm时,车辆竖向加速度比单墩沉降工况更大。研究结果可为确定基础沉降控制限值及线路抬高量提供参考。     

京沪高速铁路路涵过渡段动态响应特征及影响范围研究

针对高速铁路的桥涵与临近路基由于存在材料和沉降的差异形成的刚度和几何不平顺,对路涵过渡段的动态响应和影响范围进行研究。本文建立"车辆-轨道-过渡段"垂向耦合动力模型,研究过渡段路基的动态响应特征,并与京沪高速铁路廊坊段路涵过渡段现场实测值进行对比。结果表明,当运行速度小于300km/h时,过渡段基床动应力、加速度、垂向位移等随速度增加而增大;在300km/h时动应力、加速度出现最大值,动位移随行车速度呈线性增大;从动应力、加速度的影响范围看,运行速度在300km/h以下时路涵过渡段影响范围为20~25m,300km/h及以上时,过渡段长度达到30~35m。当设计速度超过300km/h时,应适当加长路涵过渡段长度。     

京沪高速铁路常用跨度桥梁的技术特征及选型探讨

通过高速铁路连续梁与类似跨度简支梁的技术经济比较及车桥动力响应计算分析 ,提出常用跨度梁的主要结构型式及适用范围。