钢轨伸缩调节器对斜拉桥纵向附加力的影响分析

国内外学者对简支梁和连续梁桥上无缝线路的梁轨相互作用进行了大量的研究,而对城市轨道交通斜拉桥桥上无缝线路的梁轨相互作用的研究非常少。文中以上海轨道交通16号线上某斜拉桥(80m+160m+80m)为背景,研究了4种不同钢轨伸缩调节器设置方案对钢轨纵向附加力的影响。研究表明,在斜拉桥两端设置钢轨伸缩力能有效地降低钢轨纵向附加力。在斜拉桥跨中设置伸缩调节器时,因斜拉桥跨度大,不能有效地降低钢轨纵向附加力,工程实际中建议在斜拉桥梁两端设置钢轨调节器。     

大跨度梁拱组合桥的梁轨相互作用设计参数研究

为了解梁轨相互作用设计参数对大跨度梁拱组合桥无缝线路的影响,以兰渝线广元段某(82.9+172+82.9)m梁拱组合桥为例,采用ANSYS软件建立了考虑拱肋-吊杆-主梁-桥墩-桩基-轨道梁轨系统一体化有限元模型,分析了拱肋与吊杆升温、纵向阻力模型、吊杆间距、桥墩高度、制动力率、风荷载等参数对钢轨纵向力的传递规律。结果表明:拱肋升温对钢轨应力的影响较大,计算钢轨伸缩力时,按梁体升温15℃考虑较为安全;梁拱组合桥的梁轨相互作用根据《铁路无缝线路设计规范》计算较为安全;钢轨制动力随固定墩高度的增加而增大,固定墩的墩顶水平力与其墩高基本呈线性递减关系;钢轨应力随吊杆间距的增大而增加;钢轨的最大制动拉、压应力和固定墩的墩顶水平力均与制动力率呈线性关系;风荷载作用下,钢轨应力可达5.8 MPa以上,风速较大区域需考虑风荷载对钢轨的影响。     

大轴重重载铁路简支梁桥梁轨相互作用研究

为探明大轴重重载铁路简支梁桥上无缝线路钢轨纵向应力和墩顶水平力的分布规律,以我国在建的30t轴重重载铁路双线32m简支T梁为例进行梁轨相互作用分析。采用ANSYS建立多跨重载简支梁桥-无缝线路一体化分析模型(桥梁与轨道的非线性连接采用非线性杆单元模拟),研究温度和活载作用下钢轨纵向应力与墩顶水平力的分布特点,分析简支梁跨数对纵向力分布的影响。在此基础上,探讨检算钢轨应力时,挠曲力与制动力组合方式的合理性。分析表明:重载铁路简支梁桥上无缝线路钢轨所受纵向应力普遍比客货共线铁路大9.8%~31%;简支梁跨数增加至8跨时,钢轨和墩顶的受力逐渐趋近于稳定;在检算墩顶水平力时,采用挠曲力、制动力耦合的方式进行计算较为安全。     

多联大跨连续梁桥上无缝线路纵向附加力规律研究

高速铁路多联大跨连续梁日益增多,而该工况下桥上无缝线路设计经验较少,亟须该种工况下桥上无缝线路纵向附加力变化规律。文中建立了钢轨-扣件阻力-梁体-墩台一体化空间非线性有限元梁轨相互作用模型,并利用ANSYS分析软件进行求解,计算分析了不同扣件阻力及不同桥跨布置工况下桥上无缝线路纵向附加力,并总结出纵向附加力变化规律。     

沅江特大桥桥上无缝线路设计分析

针对怀邵衡铁路沅江特大桥桥跨结构和桥上轨道结构特点,分析了钢桁拱上设置钢轨伸缩调节器的设计方案和相应的无缝线路计算结果。计算结果表明,由于在钢轨伸缩调节器两端存在伸缩区,伸缩区范围内的梁跨将承受更大的无缝线路附加力。因此从行车的平顺性、舒适性及线路少维修的角度考虑,轨道结构设计应尽量避免设置钢轨伸缩调节器。     

ANSYS二次开发在桥上无缝线路中的应用

利用大型通用有限元软件ANSYS进行二次开发,采用APDL语言编制了桥上无缝线路纵向附加力计算程序ALFCWR,建立线-桥-墩-基础一体化计算模型,对无缝线路纵向力的计算方法提供一种新的思路。结合工程实际,以客货共线铁路常见的40m＋64m＋40m有碴轨道连续梁为例,分析了在列车制动力作用下,桥墩纵向水平线刚度对钢轨、墩（台）纵向力及梁轨相对位移的影响规律。     

客货共线铁路连续梁桥墩顶纵向线刚度限值研究

基于桥上无缝线路线-桥-墩-基础一体化计算模型,利用ANSYS有限元优化技术研究了40 m+64 m+40 m客货共线铁路连续梁桥墩顶纵向水平线刚度的限值,以制动力作用下的梁、轨快速相对位移作为控制标准,得出该梁型墩顶每线纵向水平线刚度不宜小于1 000 kN/cm的结论。     

桥上无缝线路温度伸缩力的分析与研究

介绍了高速铁路三跨简支梁桥上无缝线路固定区温度伸缩力的试验研究成果,通过实测及理论计算,分析了温度伸缩力在墩台及钢轨上的分布情况。     

小半径曲线节段拼装箱梁设计和施工关键技术研究

为推动小半径曲线节段拼装箱梁在立交匝道桥梁中的应用,对该类桥梁受力特性、合理构造以及梁段制造、架桥机施工、拼装线形控制等关键技术进行研究。分析曲线半径对该类箱梁弯扭耦合和湿接缝受力的影响;研究梁高、腹板厚度和顶、底板厚度对梁剪扭承载力的影响;为适应平面曲线行走和吊装的需求,总结架桥机拼装施工过程中主要采用的转弯过孔、偏位和斜置起吊调整以及尾部喂梁关键技术;分析拼装过程中产生的轴线偏差和横向位移及线形控制措施。结果表明：曲线半径小于250 m的节段拼装箱梁需考虑弯扭耦合作用,曲线半径小于100 m时湿接缝截面的抗扭承载力和剪扭允许应力已不能满足要求;提高截面抗剪扭承载力最有效的构造措施是增加腹板厚度,其次是增加顶、底板厚度;曲线半径越小,小半径节段梁拼装轴线偏差越大、轴线横向位移越大,应根据曲线半径来规定安装精度验收标准、根据成桥轴线横向变形设置横向预拱度。     

刚度折减对制动力的影响分析

当列车在桥上实施制动时,列车对桥上线路施加一纵向水平力——轨面制动力。轨面制动力通过线路结构传给桥跨,这些作用力是影响桥梁下部结构设计的重要因素。在制动力作用下,轨道板和底座板受拉,其承载力降低。在ANSYS计算分析中,采用刚度折减来模拟这种情况。先提出采用刚度折减这一原理,再讨论刚度折减对线路和桥梁结构的受力影响并分析其作用机理。结果表明,对钢筋混凝土制作的底座板和轨道板,在计算中必须进行刚度折减,否则会带来安全隐患。     

地震动分量对车-轨-桥系统动力响应影响研究

为研究横向、竖向、纵向及三向地震动分量对车-轨-桥系统动力性能的影响,以高速铁路10跨32m双线简支箱梁桥为背景进行分析。采用仿真分析程序TTBSAS,选取一致激励模式输入10条典型地震波,分析在无震,横向、竖向、纵向及三向地震动分量作用下车-轨-桥系统的钢轨横(竖)向位移、加速度等桥梁结构动力响应,以及脱轨系数、轮重减载率、轮对横向力等列车动力响应。结果表明:在不同地震动分量作用下,高速铁路简支梁桥的横向和竖向动力响应具有弱耦合性;横向地震动分量会同时增大钢轨的横向和竖向动力响应;横向地震动分量对桥上列车行车安全的威胁最大,在进行地震作用下的车-轨-桥系统行车安全性研究时,可考虑仅输入横向地震动分量进行计算。     

跨座式单轨交通刚构体系钢轨道梁桥设计参数影响性分析

刚构体系钢轨道梁桥的主梁中支点应力和桥墩配筋率对结构受力及工程造价影响较大,为掌握设计参数对主梁中支点应力和桥墩配筋率的影响程度,采用有限元软件建立3种典型桥梁(等截面3×25m连续、变截面单跨40m门架式及变截面x+80m+x连续刚构体系钢轨道梁桥桥型方案)计算模型,分别计算不同梁高、墩柱尺寸、平曲线半径等参数下主梁中支点应力和桥墩配筋率的变化规律。结果表明:针对主梁中支点应力和桥墩配筋率的影响,等截面连续刚构体系钢轨道梁桥对主梁高度及平曲线半径较为敏感,变截面单跨门架式刚构体系钢轨道梁桥对桥墩尺寸及平曲线半径较为敏感,边跨跨度、中支点梁高、桥墩尺寸及平曲线半径对变截面连续刚构体系钢轨道梁桥的主梁中支点应力和桥墩配筋率的影响较大。     

横系梁对双柱墩混凝土曲线梁桥地震反应的影响分析

为研究地震作用下,钢筋混凝土曲线梁桥中横系梁设置位置、刚度对结构受力的影响规律,以设置2道横系梁的双柱墩曲线梁桥为背景,考虑曲线梁桥的弯扭耦合效应和主梁间的非均匀碰撞效应,运用大型有限元软件ABAQUS建立桥梁的三维多尺度模型,设置6种横系梁位置工况,采用时程分析法分析不同位置横系梁对桥梁主梁、支座和桥墩的地震反应影响。最后,选择上述计算结果中较为合理的工况为背景,进一步研究横系梁刚度对桥梁地震反应的影响。研究结果表明:横系梁位置的变化对地震作用下曲线梁桥的主梁横向位移、支座受力、墩顶横向位移及墩底扭矩有比较明显的影响;横系梁沿墩柱较为均匀地分布时,对桥梁地震反应行为最为有利;适当地提高横系梁刚度可以减小桥梁的地震反应。     

悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁截面形式比选研究

为合理选择悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁的截面形式,以某最小过弯半径100 m、跨径20 m的轨道梁桥为研究对象,基于多体动力学,采用ANSYS软件分别建立开口薄壁形、单侧箱形、顶箱形、顶箱+侧箱组合形截面曲线轨道梁模型,进行经济性及车-桥耦合动力响应比较。结果表明：综合考虑用钢量及轨道梁截面横向惯性矩的提升效果,顶箱形截面性价比最高;轨道梁采用顶箱形截面时列车平稳性最好,其次为开口薄壁形截面及顶箱+侧箱组合形截面,单侧箱形截面列车平稳性最差;对于轨道梁跨中竖向动位移,采用顶箱形截面与开口薄壁形截面的计算结果均较好且相差不大。因此该悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁桥主梁采用顶箱形截面最优。     

移动车辆作用下曲线桥梁横向力仿真分析

目前曲线桥梁设计中,在移动车辆作用下横向力计算只考虑圆周运动的离心力,与实际情况存在较大偏差,为了精确计算移动车辆作用下曲线桥梁横向力,采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中横向力计算理论,按照不同曲线半径、不同车速,利用有限元软件建立车辆在曲线桥梁上行驶、刹车的仿真模型进行有限元分析。结果显示:车辆在曲线桥梁上行驶时,曲线桥梁支座平面合力和剪力的大小与方向都在不停变化,刹车引起的横向力十分明显;刹车效应和横向力正向叠加,设置单一支座的方法是不妥当的。针对分析结果,提出曲线桥梁支座设置建议。     

小半径曲线桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道侧向挡块受力分析

建立了小半径曲线桥上"轨道-梁-墩"一体化计算模型,分析其在温度变化和离心力作用下联合板位移以及侧向挡块的受力情况,对曲线半径、侧向挡块弹性垫板刚度和侧向挡块间距的影响规律进行了分析.通过对侧向挡块进行结构强度检算,认为侧向挡块具有较高的安全储备量.     

城市轨道交通桥上梯形枕轨道纵向力研究

以往线桥模型计算无砟轨道纵向力时,是将线路纵向阻力简化为扣件纵向阻力,这与桥上梯形枕轨道实际工况有很大出入。文章在前人研究的基础上,建立了考虑凸型挡台胶垫及弹性支承的轨-梯形枕-桥纵向一体化力学模型,以一城市轨道交通5×30 m双线箱型梁桥为例,对其进行纵向力分析,并与传统的线桥模型进行对比,结果表明,凸型挡台及弹性支承的影响不可忽略。     

双箱单室曲线钢箱梁横向内力分布计算方法研究

多箱单室曲线梁由于转弯半径效应,单箱内力比直线梁大,各箱室的分担比例也会发生变化。为了了解各箱室的横向内力分布状况,以2×61 m的曲线连续钢箱梁为研究对象,提出了曲线桥梁的横向内力分布系数计算方法,并对转弯半径分别为68 m、92 m、184 m三种结构进行了有限元分析,与所提出的计算方法进行对比。结果表明,所提出的计算方法基本可反映实际受力情况,能够满足实际工程应用。     

大纵梁体系在框架桥跨线施工线路加固中的应用

店红一级公路采用跨径为(11.5+8.8+11.5)m的三孔连体式框架桥跨越既有铁路,为保证框架桥施工过程中既有铁路运营的安全,对框架桥施工范围内的线路进行预加固。预加固采用大纵梁加固体系,该体系主要由大纵梁、横抬梁、工字形钢枕以及支点桩基础组成,考虑列车的动力作用、大纵梁的结构连续性、横向抬梁的工作不均匀性、安装误差以及使用过程中支点不均匀沉降等因素,对框架桥向前顶进穿越线路过程中的破桩工况进行受力验算。验算结果表明:大纵梁最不利工况为上、下行线会车时,此时大纵梁同时承受两列车荷载作用;横向抬梁最不利工况为破除第二排支点桩工况;各工况的强度、刚度均满足规范和设计要求,能够最大程度保证既有铁路运营安全。     

基于现场监测的超宽弯斜混凝土箱梁力学特性分析

为掌握宽弯斜混凝土箱梁的荷载效应分布特征,以某5×20m的预应力混凝土连续梁桥(箱梁宽54m,曲线半径小,斜交)为背景,开展从混凝土箱梁浇筑至运营前共1年的监测,采集并分析箱梁的应变和挠度;基于梁格法,建立箱梁有限元模型,分析箱梁纵、横向应力及竖向挠度。结果表明:监测期内,箱梁的应变和挠度变化显著;钢束张拉后箱梁跨中底板横向压应变小幅减小;满堂支架拆除后箱梁应变调整1～2d;箱梁纵向应变长期趋于平稳;预应力引起跨中上拱,曲线内侧至外侧上拱幅度逐渐减小;跨中断面横向应变比例集中在0～1且极值相差很小;弯桥与直桥跨中断面纵向应力差与曲线半径正相关;弯扭耦合作用下箱梁外侧箱室挠度陡增;宽跨比较大的曲线箱梁可按梁格法计算,进行纵向配束,并加强横向设计。