重载铁路Ц形浅基高桥墩振动分析及加固技术

研究目的:Ц形浅基高桥墩是我国既有重载铁路中的一种常见类型,具有"头重脚轻"和刚度偏低的典型特点,是铁路基础设施中的薄弱环节。本文以某重载铁路浅基高桥墩为研究对象,针对重载列车通行引起的桥梁结构振动异常现象,采用现场试验和理论分析等技术手段,研究大轴重运输条件下的桥墩振动特性和减振加固技术,并进行实际工程应用研究。研究结论:(1)单线重载列车通过导致双线Ц形桥墩基础受到较大的偏心冲击,进而引起本线和临线桥梁振动增大,尤其是临线桥梁振动明显增大;(2)随速度和轴重增加,两线桥梁振动均呈现增大趋势,地基薄弱、桥墩刚度不足和基础结构缺陷是振动异常根本原因,大轴重列车偏心冲击是直接外因;(3)可采用"增补桩基+增大基础+墩身连接"组合加固方法进行实桥加固,加固后墩顶振幅降低300%,桥墩横向自振频率增加3倍,效果明显;(4)本研究成果可为既有铁路病害整治以及扩能改造提供借鉴。     

大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应研究

研究目的:为研究大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应,本文以30 t大轴重列车和重载铁路线上常用跨度32 m预应力混凝土简支T梁为研究对象,结合现场实测数据,基于多体动力学理论和有限元法建立大轴重列车-轨道-桥梁三维耦合精细化有限元模型,并验证有限元模型的准确性。通过计算大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应,分析大轴重列车编组长度、列车轴重、列车运行速度以及桥墩高度等因素对桥梁结构动力响应的影响规律。研究结论:(1)当列车编组数达到6节以后,列车编组数增加仅影响桥梁结构的动力响应持续时间,不会对桥梁结构的动力响应峰值产生影响,在计算长大编组列车通过中小跨度桥梁时可简化为6节编组进行计算;(2)桥梁结构的动力响应与重载列车的轴重有较明显的相关性,桥梁跨中竖向位移和跨中横向位移均随着列车轴重的提高而增加,增幅呈近似线性增加的趋势;桥梁跨中竖向加速度和跨中横向加速度均随着列车轴重的提高而逐渐增加,且增幅越来越大;(3)桥梁结构的动力响应均随着列车运行速度的提高而增加,跨中加速度响应随列车运行速度的提高增幅比跨中位移响应增幅大;(4)桥梁墩高的变化对桥梁结构的竖向动力响应影响较小,而对横向动力响应影响较大;(5)本研究成果可为重载铁路桥梁的设计和既有线铁路桥梁强化改造提供参考。     

重载铁路桥梁动力响应的随机性分析及最大值估计

为评估现有桥梁通行大轴重列车的可行性,基于某重载铁路桥梁的现场试验数据,对不同轴重列车以不同运行速度通过桥梁时桥梁动力响应的随机性进行分析,并且结合3倍标准差原理进行动力响应最大值估计。结果表明:在60~80km·h~(-1)的速度范围内,列车速度对桥梁的竖向挠度和横向振幅影响不大;随着列车速度的提高,桥梁的竖向振幅缓慢增加,而且桥梁跨中的横、竖向强振频率和振动加速度也呈逐渐增大趋势;随着货车轴重的增加,桥梁的竖向挠度呈近似线性增加趋势,振幅和振动加速度也不断增大;25t轴重运营列车引起的桥梁动力响应的概率密度离散程度较大,而试验列车的离散程度较小;在相同列车速度条件下,跨中的横向响应比竖向响应的随机性大,振幅和振动加速度的随机性相当,竖向挠度的随机性最小;对1座孔跨布置为2-24m的低高度预应力混凝土T型简支梁桥的动力响应最大值估计的结果表明,该桥能够通行75km·h~(-1)速度以下的30t轴重列车。     

重载运输条件下32m预应力混凝土简支T梁横向加固方法研究

随着我国重载运输的持续发展,列车编组增加,车辆轴重增大,运营密度增大,现役桥梁出现横向振动过大危及行车安全的现象。本文以朔黄铁路中比重较大的32 m预应力混凝土简支T梁+双线分离式桥墩+扩大基础的结构形式为研究对象,采用有限元分析结合现场实测的方法,对增加T梁横向联接刚度和桥墩横向刚度的加固效果进行了研究。结果表明:仅增加T梁横向连接刚度,使桥跨结构横向振动得到抑制,仅增加桥墩横向刚度,使桥跨和桥墩横向振动均得到有效抑制,且对桥跨横向振动抑制效果优于增加T梁横向连接刚度,采取同时增加T梁横向连接刚度和桥墩横向刚度的方法对桥跨横向振动抑制效果最优,对桥墩横向振动抑制效果略优于仅增加桥墩横向刚度。     

重载运输条件下桥梁横向振动控制措施

随着我国重载运输的持续发展,列车编组增加、车辆轴重增大、运营密度增大,现役部分桥梁出现不同程度横向振动超限现象,对行车安全造成一定影响。以朔黄铁路4种典型墩梁体系为研究对象,对墩梁体系横向振动控制技术进行研究。结果表明:桥墩横向刚度对桥跨结构横向振动影响较大,对墩梁同时进行加固在控制桥跨结构横向振幅、提高桥梁整体横向刚度方面效果明显。     

基于风车桥耦合的高速铁路独塔斜拉桥速度参数及基础刚度阈值管理

西南地区由于地处板块交界、地质灾害易发,多高山深谷、大江急流,桥墩基础受水流冲刷、盐碱腐蚀、地震破坏等造成基础约束能力下降等问题。针对西南地区高铁建设中,横风激扰并伴随基础刚度下降对列车过桥影响进行分析,基于多体动力学方法利用SIMPACK/Rail搭建CRH3型高速列车子模型,基于有限元方法利用ANSYS/APDL搭建斜拉桥子模型,并利用确定界面模态综合法搭建车-桥耦合模型。以此研究列车过桥振动、墩台基础刚度下降、桥墩横向刚度下降、脉动风加载、不同车速、不同风速对列车走行安全平稳性的影响特性及其阈值。结果表明：列车驶过斜拉桥易激起桥面/车辆1 Hz以下低阶模态;脉动风在原条件基础上使得桥面、轮轨、车体振动响应进一步加剧,1～2 Hz低频振动被激起;车辆动力学指标峰值均随平均风速及车速的增大而增大,车速为150,200,250 km/h时,风速阈值为27.5,23.5,17.5 m/s;墩台基础横向刚度下降对列车走行性影响不明显,但当其发展至90%以上,桥梁响应急剧增加会严重影响列车运行安全;车、桥横向振动响应随着桥墩横向刚度下降而迅速增大,预设风速10 m/s条件下,车速为150,2...     

朔黄铁路韩村大桥单圆柱桥墩加固效果试验研究

朔黄铁路韩村大桥采用单圆柱桥墩,横向刚度不足,制约运输能力,先后两次采取加固措施。对加固后桥梁的动力性能进行了测试,分析了桥梁在运营列车作用下的动力响应。分析结果表明:受测试列车车辆状态的影响,桥梁动力响应值存在一定的离散性,采用实测平均值比实测最大值来评判加固效果更为合理;单圆柱桥墩加固采用上下行桥墩横连和加桩基础加固,桥墩动力性能明显得到改善,桥梁梁体横向振动有所降低,所有实测指标均满足规范要求。该桥加固效果明显,其加固方法可为类似工程提供参考。     

列车提速对新岩下大桥横向刚度的影响及其加固处理

以京广线新岩下大桥加固为例，分析了列车提速对部分既有桥梁横向刚度的影响，并提出了增加既有桥墩横向刚度的加固处理措施。     

合九线双柱式桥墩横向振幅超限原因分析及整治

合九线在线路提速和开行重载货物列车后，部分双柱式桥墩的桥梁出现横向振幅超限，严重影响行车安全和桥梁的结构安全。在全面分析原因的基础上，通过加固实验，确定采用基础、墩身和梁体同步加固技术和增设限位装置等辅助措施，有效提高了桥梁的刚度，对整治同类型桥梁的横向振幅超限，具有一定的借鉴作用。     

重载铁路并置T梁横向加固运营性能研究

随着我国既有铁路扩能运输的实施,运营列车整列载运量和单列轴重的增加,既有铁路梁体横向刚度偏小引起桥梁振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营。以朔黄铁路32 m预应力混凝土并置T梁为研究对象,以不同轴重运营列车车辆轮对的蛇行波为激振源,采用理论分析、现场实测方法,研究列车通过横隔板加固联结后桥跨结构的横向振幅的响应过程和变化规律,评价梁体的加固效果,为重载铁路并置梁的加固研究和维护管理提供科学依据。     

既有铁路混凝土简支梁桥加固技术研究

研究目的:既有铁路混凝土梁桥以中小跨度为主,理论与实践表明列车提速后,大多数梁体横向刚度不足,墩台截面偏小同样会刚度不够,不能满足提速的要求,为此需要对梁体及墩台进行加固改造.本文结合漯阜铁路既有线提速及改建设计,对既有铁路混凝土简支梁桥加固进行研究,总结了一些经验,有益于其它既有线铁路桥梁加固参考.研究结论:加强混凝土简支梁横隔板横向连接,可很好地抑制桥梁横向振动;梁底粘贴钢板、增设体外预应力钢束,可有效提高梁的承载能力;加大桥墩截面可大幅度增加横向刚度;采取以上措施加固的既有铁路混凝土简支梁桥能满足提速要求.     

既有铁路浅基桥墩的加固设计和施工技术

青海省东部湟水河一既有铁路浅基桥墩受常年流水冲刷影响基础和桥墩局部冲刷严重,导致河床对基础的约束强度降低,桥墩自振频率和横向振幅超限,横向刚度严重不足。据此,提出对既有基础底部进行注浆处理,增补桩基和外包钢筋混凝土加固既有桥墩的方法,介绍了主要加固设计内容及主要工序的施工技术。通过理论分析可知该加固设计对于提高桥墩横向刚度和自振频率有显著效果,可为既有铁路浅基桥墩及相关结构的加固提供参考。     

重载铁路圆柱形桥墩横向振动试验研究

随着我国既有铁路扩能运输的实施,运营列车的轴重以及载运量逐步增加给圆柱形桥墩带来了越来越严重影响,如墩顶横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营。以朔黄铁路圆柱形桥墩为研究对象,理论结合试验分析其加固前后在列车荷载增大的情况下桥墩的横向动力特性,研究不同运营列车作用下桥墩横向振动的规律,评价分析该圆柱形桥墩加固效果,为重载铁路圆柱形桥墩的加固研究和维护管理提供科学依据。     

湘桂铁路东江桥病害综合整治方案设计

湘桂铁路东江桥始建于1939年,由于建设年代久远、标准低,虽经多次改建和整治,桥梁在运营过程中仍存在横向振幅超限等病害。本文结合该桥实际情况,介绍了墩台防冲刷处理、地基加固、桥墩包箍、更换上部结构等整治施工方案,取得了较好的效果,可为今后类似工程提供参考和借鉴。     

基于UM软件的高速铁路车桥系统振动响应参数分析

为研究车桥系统运行的影响规律,建立了车-桥耦合系统的振动分析模型,用UM软件进行了计算分析。对高速铁路列车过桥的动力响应进行了研究。对比了桥梁刚度、桥梁阻尼、列车速度、列车数量对车桥系统的影响规律。结果表明:随着列车运行速度增加,车辆和桥梁的动力响应也相应增大,但不是线性增大;桥梁的横向振幅随桥梁横向刚度的增大而减小;桥梁阻尼和列车数量对车桥系统影响较小。     

高速铁路桥梁桩基础竖向动荷载测试

高速列车在桥梁墩台基础上产生的动荷载是计算桩基础累积沉降的重要参数。系统地测试了不同车速和车型在桥墩不同部位引起的动位移、加速度及墩身动应变,得到了不同跨度桥梁基础的动荷载参数。结果表明:桥墩动力响应(动位移和加速度)从梁端、墩顶到承台顶衰减显著。动位移与轴重、基础与地基土的整体刚度密切相关。桥梁支座具有降低加速度的作用。桥跨长度越长,动荷载越大,动荷载幅值约为动荷载峰值的20%~30%。动荷载可以用正弦函数模拟,频率与列车行驶速度和车厢长度有关。上述结论可为高速铁路桥墩基础的设计和计算作为参考。     

30t轴重下朔黄铁路桥涵结构强化技术试验研究

通过调研朔黄铁路桥涵结构的运营现状,分析30t轴重货物列车运营条件下各种跨度桥梁运营活载效应与设计活载效应比值,提出朔黄铁路大轴重重载运输强化改造设计活载图式,开展朔黄铁路30t轴重货车实车综合试验,根据各类桥涵结构特点和试验结果,得出大轴重重载列车对桥涵结构的作用规律。从钢筋混凝土简支梁、普通高度预应力混凝土梁、低高度及超低高度预应力混凝土梁、桥梁支座、钢筋混凝土涵洞及框构桥和墩台基础等方面,分析了大轴重重载运输条件下桥涵结构面临的主要技术问题,研发了预应力碳纤维板强化、辅助梁强化、小跨度桥涵强化等技术,研制了新型重载支座。各强化技术与措施经朔黄铁路工程实施与强化效果验证,可提高桥涵结构承载能力,能满足30t轴重货车运营要求。     

铁路桥墩加固前后振动测试分析与思考

对金温线碧川大桥桥墩进行加固,测试分析加固前后振动数据的变化,证明基础加固对提升该桥桥墩横向刚度具有良好效果。     

大轴重条件下既有铁路桥梁适应性分析及对策研究

为评价既有铁路常见跨度桥梁在大轴重运输条件下,安全储备和适应性,基于我国铁路设计标准和重载运输发展历程的系统总结和分析,采用数值模拟、工程应用实践和试验检测等手段,深入分析不同设计标准、不同跨度条件下,铁路桥梁在21～30 t轴重列车作用下的荷载效应和活载储备量,并结合工程实际开展桥梁结构重载化强化改造技术研究。研究结果表明：随着轴重增加,桥梁结构的荷载效应逐渐增加且活载储备量下降;25 t及以上荷载作用下,按照中-Z和中-活载荷载标准设计的小跨度梁活载储备量最低达到-23.97%,中等及以上跨度桥梁活载储备量最低达到-13.90%,结构安全储备存在一定程度不足;刚度偏低、强度偏小、稳定性偏弱和耐久性较差是既有铁路桥梁结构面临的主要技术问题;通过采用更换、加固、应用新型结构体系等强化改造措施,可整体提高结构承载能力和使用性能,满足大轴重运输要求。     

提速铁路桥梁横向振动异常探讨及加固技术

列车尤其是货运列车提速后,铁路桥梁横向振动明显加剧,文章分析探讨了其产生原因。基于对桥梁横向振动超限的分析,提出从桥梁梁体、桥墩及墩下基础等方面进行桥梁横向加固。总结了铁路混凝土桥梁横向加固的主要技术方案。