铁路桥梁钢筋混凝土构件抗剪设计方法分析比较

对我国铁路桥涵设计规范TB10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN 1992-2:2005中,铁路桥梁钢筋混凝土构件受剪承载力设计方法进行了比较。分析表明,我国规范和AREMA使用荷载法的设计方法与容许应力的规定基本相同。AREMA荷载系数法采用定角桁架模型,剪应力由混凝土和箍筋共同承担,欧洲规范采用变角桁架模型,受剪承载力由箍筋屈服时剪力和混凝土压杆压碎时剪力的较小值确定。按美国AREMA使用荷载设计法和荷载系数设计法计算的构件受剪承载力基本持平。     

国内外钢筋混凝土铁路桥梁设计方法比较分析

在介绍了工程结构设计方法的演变历史之后,对我国铁路桥涵设计规范TB 10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN 1992-2:2005中,钢筋混凝土铁路桥的设计方法和荷载组合进行了比较。分析表明,各规范考虑的主要设计荷载相同,但采用的荷载组合方法有所不同。我国铁路桥梁设计规范采用的是容许应力法;美国铁路工程协会标准采用两种方法,其中的使用荷载法与我国规范的容许应力法概念上相同;欧洲规范采用以概率论为基础的极限状态设计法,该方法能更合理地反映结构和构件的安全水平。各规范对裂缝和变形的控制和计算方法不同,我国铁路规范TB10002.3—2005裂缝和变形计算均采用荷载的标准值,美国铁路规范AREMA通过限制纵筋应力实现裂缝控制,不具体计算裂缝的宽度,变形计算采用未乘系数的荷载,欧洲规范EN 1991-1-1:2004裂缝和变形计算采用荷载的准永久组合。     

铁路钢桥钢材容许应力取值探讨

目前我国铁路钢桥设计采用的是容许应力法,钢材的容许应力取值是设计中需要重点关注的问题。对钢材的基本容许应力需要根据板厚、稳定等考虑相应的容许应力折减,而对不同的荷载工况出现的几率又可以考虑相应的容许应力提高。在铁路钢桥的具体设计中如何合理的取用钢材的容许应力折减和提高系数,不仅关系到结构的安全,同时对钢桥设计的经济性也有较大影响,文中对现行铁路钢桥设计规范中钢材容许应力的折减和提高系数提出几点建议供探讨,为以后铁路钢桥的设计提供参考。     

铁路路堑边坡设计极限状态法和容许应力法的对比

铁路路堑边坡设计方法正由容许应力法向极限状态法转换,本文依据Q/CR 9127—2018《铁路路基设计规范(极限状态法)》对银西(银川—西安)高速铁路路堑边坡用极限状态法进行试设计分析,并将结果与传统的容许应力法设计结果进行比较,验证极限状态法设计理论的正确性及分项系数取值的合理性,并提出铁路路堑边坡分项系数的优化意见,为规范的修编提供参考。极限状态法设计需要大量样本数据,本文研究结论尚需进一步验证和修正。     

铁路路基浅埋式桩板结构极限状态法荷载组合与配筋设计研究

我国铁路工程设计正从容许应力法向极限状态法转轨,2019年实施的《铁路路基设计规范(极限状态法)》缺少桩板结构极限状态法设计的荷载组合和配筋相关规定。桩板结构作为应用广泛的地基处理方式,有必要研究其极限状态法设计方法,为铁路路基设计全面转轨提供基础。通过系统研究浅埋式桩板结构极限状态法与容许应力法的荷载组合与配筋设计理论,采用有限元方法对瑞九铁路典型浅埋式桩板结构的荷载组合与配筋进行计算分析对比,主要结论为：(1)浅埋式桩板结构采用铁路桥涵极限状态法与铁路桥涵容许应力法荷载组合存在较好对应关系,设计方法转轨衔接流畅;(2)铁路桥涵极限状态法计算正截面承载力控制的板配筋量比铁路桥涵容许应力法计算配筋量多出约23%,安全余度存在较大差别;(3)浅埋式桩板结构采用建筑极限状态法设计存在组合值系数不明确、板抗剪安全余度低和裂缝控制配筋量低的问题,可靠度存疑,不建议采用。     

极限状态法与容许应力法铁路大跨连续梁设计对比分析

铁路桥涵设计规范的基本理论正在从容许应力法向极限状态法转轨,通过对主跨100 m连续梁采用极限状态法和容许应力法进行正截面抗弯强度、正截面抗裂性和斜截面抗裂性等结构控制因素的对比分析,校核铁路桥涵极限状态法设计规范的适用性,并对铁路桥涵极限状态法设计规范的部分内容提出修改建议。对比结果表明:两种方法的安全储备基本接近,采用容许应力法进行设计更为保守。研究结果对铁路规范的转轨工作具有一定的参考作用。     

高架车站大悬臂预应力盖梁设计探讨

以城轨某独柱高架车站大悬臂盖梁设计为例,比较铁路桥涵、建筑两类规范的混凝土结构设计理论,在同一预应力盖梁的构件设计中,分别采用容许应力法和极限状态法进行强度检算,得到极限状态法强度安全储备系数较高且经济性好,而容许应力法相对保守;以现行规范推荐的容许应力法进行盖梁预应力设计,在同种荷载条件和施工加载方案下,采用两种钢束线形布置方式,通过二者应力指标的比较,得到将下排钢束靠近盖梁下缘布置,可降低施工阶段拉应力并获得较高强度安全系数,最后提出高架车站大悬臂盖梁设计中,预应力束形调整的相关因素。     

Q500qE高强钢压杆稳定研究北大核心

Q500qE高强钢目前已经在一些大跨度钢桥中被采用,然而我国钢桥设计规范中并未给出关于Q500qE高强钢压杆稳定的设计要求。我国现行TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中受压杆件设计是按容许应力法,考虑长细比、钢材级别、截面类型、残余应力等因素的影响以稳定系数进行承载力折减。基于这些影响因素,对Q500q E高强钢的稳定进行了系统的数值研究,并与各国规范进行了对比。     

容许应力法与极限状态法铁路桥墩设计对比分析

校验《铁路桥涵极限状态法设计暂行规范》(Q/CR 9300—2014)的适用性,以现行的铁路工程建设通用参考图《时速350 km客运专线铁路圆端形实体桥墩》(通桥(2009)4301—Ⅰ)为例,对墩身截面偏心、强度及稳定性等控制因素进行容许应力法与极限状态法对比分析。对比结果表明两种检算方法的安全储备是一致的,极限状态法规范所拟订的荷载分项系数也是合理、适用的。     

Q500qE高强钢压杆稳定研究

Q500qE高强钢目前已经在一些大跨度钢桥中被采用,然而我国钢桥设计规范中并未给出关于Q500qE高强钢压杆稳定的设计要求。我国现行TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中受压杆件设计是按容许应力法,考虑长细比、钢材级别、截面类型、残余应力等因素的影响以稳定系数进行承载力折减。基于这些影响因素,对Q500q E高强钢的稳定进行了系统的数值研究,并与各国规范进行了对比。     

沙特南北铁路T梁设计

沙特南北铁路全线铁路桥梁均为20 m后张法预应力混凝土简支T梁。T梁设计采用AREMA规范、ASTM材料规范和UIC 71荷载规范等国际和美国规范,T梁设计计算采用德国SSF咨询公司的Ingenieure软件进行。详细叙述了T梁设计计算的过程。     

极限状态法和容许应力法用于重载铁路钢筋混凝土梁受力性能评价的对比

为了探究一座足尺重载铁路钢筋混凝土T梁的抗弯承载力,并与Q/CR 9300—2018《铁路桥涵设计规范（极限状态法）》和TBJ 2—1985《铁路桥涵设计规范》规定的设计承载能力进行对比,进而对极限状态法和容许应力法设计理论进行对比分析,选取一片采用容许应力法设计的12 m跨度钢筋混凝土足尺T梁（专桥（88）1024）作为研究对象,首先基于两种设计方法进行正截面抗弯承载力计算,继而根据静力加载破坏试验中钢筋应力、T梁的变形和裂缝发展状况以及最终破坏状态,得到T梁实际承载能力并与理论分析结果进行对比。结果表明：破坏试验得到的实际承载能力是极限状态法计算的1.59倍,说明按容许应力法设计的钢筋混凝土T梁抗弯承载力有较大的安全储备;极限状态法的钢筋应力容许值略低于容许应力法的容许值,实际钢筋应力比理论计算值低9%,约为极限状态法容许值的95.8%,能满足极限状态法的要求;挠度的试验值比两种理论计算的挠度低约8%,满足挠度的容许值要求;裂缝宽度的试验值均比理论计算值大21%,但仍满足裂缝宽度的容许值要求。该梁经过多年运营,其抗弯承载力、应力、挠度和裂缝宽度仍可满足铁路桥涵设计规范极限状态法的要...     

客运专线桩板结构设计方法的探讨

研究目的：本文通过对比新型地基加固措施桩板结构在设计中可采用的容许应力法和极限状态法，分析两种设计方法的特点、优势及目前发展现状，并根据实例进行计算和定量分析，以得到一些有用的结论，供设计者参考。 研究结论：容许应力法不分构件种类和使用情况，对不同的荷载形式均根据容许强度取统一的安全系数K，使得结构设计偏于安全，较为保守；概率极限状态法以概率统计为根据，具有客观性、合理性，优于带有主观性和经验性的容许应力法。但由于铁路列车荷载的特殊性，其可靠度理论还不够成熟。就目前而言，桩板结构设计时宜采用容许应力法。概率极限状态法可望在不久的将来取代容许应力法。     

采用极限状态法和容许应力法进行铁路路堤边坡稳定性分析的对比

针对铁路路基设计理论从容许应力法向极限状态法转轨的需求,依托银西(银川—西安)高速铁路,分别采用容许应力法和极限状态法,以Q/CR 9127—2015《铁路路基极限状态法设计暂行规范》中给定的计算表达式和分项系数为基础,对持久状况下多种路堤边坡高度和坡率进行路堤边坡稳定性计算,通过对比分析容许应力法和极限状态法的计算结果,验证出边坡稳定性极限状态法计算结果是可靠的。同时对极限状态法的分项系数进行研究和优化,提出了在满足安全要求的前提下,为使结构设计更加经济,Q/CR 9127—2015中边坡稳定性计算表达式中的分顶系数可提高0.348%。     

《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(TB10002.4—2005)简介

为贯彻铁路跨越式发展的要求,以及混凝土耐久性的要求和设计使用年限的要求,从铁路桥涵混凝土和砌体结构的材料最小强度等级及适应范围的变化、混凝土容许应力的变化等方面对《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(TB10002.4—2005)进行介绍。     

超长大直径群桩沉降计算方法探讨

针对苏通长江大桥主塔超长大直径灌注群桩基础,分别采用目前国内铁路桥涵地基和基础设计规范、公路桥涵地基与基础设计规范、建筑桩基技术规范、建筑地基基础设计规范和美国桥梁设计规范中的荷载与抗力系数设计法对其沉降进行计算,然后再与大型离心模型试验沉降值进行比较,提出考虑超长桩的桩身压缩和采用荷载传递系数修正桩端附加应力的沉降计算方法,得到的理论计算值与试验值比较接近,仅相差7.8%;同时用该法所得计算值与内昆线某一大跨刚构连续组合体系特大桥超大规模高墩群桩基础的沉降试验值也比较逼近。最后讨论了现行规范中对群桩沉降计算存在的一些问题并提出一些建议。     

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。     

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。     

地震工况下铁路路基边坡极限状态法设计研究

当前铁路路基设计理论正处于容许应力法向极限状态法转轨中,《铁路路基极限状态法设计暂行规范》(Q/CR9127—2015)针对路基边坡稳定性,仅提出了持久设计工况下的边坡稳定性的极限状态设计表达式及其分项系数,而对地震设计工况下规范没有给出相应的内容。在考虑地震力的条件下,提出地震设计工况下路基边坡稳定性分析公式,引入地震作用效应及其分项系数,通过对地震设计工况下路基边坡极限状态法与容许应力法对比分析,得出地震工况下路堤和路堑边坡各自的极限状态法分项系数优化幅度,为相应规范的修编提供参考。     

铁路路基挡土墙结构由容许应力法转换为极限状态法的试设计比较分析

通过运用容许应力法与极限状态法2种不同设计方法,对铁路路基实际工点中的重力式挡土墙进行试设计,并对设计计算结果进行比较、分析,提出2种设计方法的优缺点以及容许应力法向极限状态法转变的可行性与必要性。最后,分析了设计计算过程中存在的问题,并对《铁路路基极限状态法设计暂行规范》(Q/CR 9127—2015)中重力式挡土墙部分分项系数的修改完善提出相关建议。