市域铁路简支箱梁结构设计研究

市域铁路作为城市轨道交通的延伸线路,在城市通勤、旅游、商业等方面发挥着重要作用。文章对市域铁路常用跨度简支梁的结构设计进行研究。通过Midas Civil软件建立简支梁模型,分析得出市域铁路ZS荷载跨中弯矩为城市轨道交通B型车荷载跨中弯矩的1.4倍,进而确定市域铁路常用跨度简支梁的合理梁高。并对支座到梁端的距离和支座横向间距进行研究,选择最优参数,保证梁的安全性和稳定性。同时,为进一步提升常用跨度标准简支梁的经济性,对采用高强钢绞线和普通钢绞线简支箱梁的造价进行对比。研究结论可为市域铁路常用跨度简支箱梁的设计提供参考依据。     

双线铁路箱梁施工阶段跨中截面应力的有限元分析

在双线高速铁路建设中，广泛采用整体箱型梁结构形式。本文采用弹性力学有限元方法。建立了8节点六面体等参数单元的三维应力分析有限元模型。结合双线铁路预应力混凝土简支箱梁的施工，利用SAP90通用结构有限元分析程序，建立了整体箱梁三维实体单元模型，通过梁单元施加预应力荷载效应。箱梁采用后张法施工工艺，分别以预应力初张拉阶段、预应力终张拉完成、二期恒载作用为分析荷载工况，计算了箱梁跨中截面应力，给出在施工过程中箱梁跨中截面的应力随预应力张拉的变化及分布情况。通过有限元分析结果与铁路桥涵设计规范的比较得出，该箱梁结构设计合理，施工方案可行。本文所采用的分析方法和结论对于双线铁路箱粱的设计与施工有一定的借鉴意义。     

BIM技术在高速铁路32m简支箱梁钢筋优化设计中的应用

我国高速铁路桥梁以32 m预应力混凝土简支梁桥为主，在32 m简支箱梁结构优化设计的基础上，为提高设计精度、优化钢筋布置、节省钢材用量、降低施工难度，将BIM技术应用到32 m简支箱梁的钢筋优化设计中。基于BIM技术在铁路工程领域的应用研究，采用Bentley平台软件对优化后的32 m简支箱梁进行BIM建模，主要结论如下：(1)实现了精细化简支箱梁BIM模型，外部结构包含参数化箱梁主体、梁体孔道、吊梁混凝土块等细部结构，内部结构包含全部梁体钢筋、预应力体系和多种预埋件等结构，以三维可视化的方式将各结构之间的空间位置关系表达清楚；(2)采用软件的冲突校核功能进行钢筋碰撞检查，重点针对梁端处、梁截面变化段及预应力管道周围的钢筋进行优化设计，共节省钢筋用量1 281.59 kg,约占整孔箱梁钢筋用量的2.5%;(3)对箱梁的内部结构进行BIM模型还原与钢筋深化设计，提前解决施工难题，现场指导钢筋大样的制作、梁体钢筋的试拼与绑扎，显著减少施工过程中的钢筋安装问题，可为铁路简支箱梁的BIM技术应用提供参考。     

活性粉末混凝土简支箱梁模型试验研究

为了研究活性粉末混凝土在铁路箱梁中的结构性能和破坏状态,试验设计了1孔斜腹板薄壁活性粉末混凝土简支箱梁模型。该箱梁模型采用节段拼装制梁成孔,短线法预制,采用胶接缝。本试验完成了跨度24 m活性粉末混凝土简支箱梁的预制和拼装施工,研发了适应活性粉末混凝土箱形梁预制的钢模板系统,探索了合理的拆模、搅拌、浇筑、养护、预应力张拉工艺。通过活性粉末混凝土简支箱梁静载试验,对设计参数的选取和计算方法进行了验证。试验结果表明:梁体刚度和抗裂安全系数满足设计要求;跨中截面和1/4跨截面中性轴高度实测值均与设计值基本一致;胶接缝的抗拉弹性模量满足设计要求。     

高速铁路32m优化简支箱梁静载试验研究

为验证高速铁路32 m优化简支箱梁的设计参数、评估结构受力性能,开展了优化箱梁足尺试验梁的静载弯曲试验、开裂试验、重裂试验、2.0级破坏性试验。结果表明:足尺试验梁1.2级荷载作用下的静活载挠度,跨中应力,开裂荷载等级,重裂荷载等级均满足设计要求;2.0级荷载作用下箱梁裂缝形态和发展趋势正常,未出现混凝凝土压溃或钢绞线断丝情况,卸载后梁体变形和跨中裂缝基本恢复。总体上优化箱梁静载受力性能满足设计要求。     

客运专线简支箱梁施工技术经济比选及施工组织设计

简支箱梁施工是客运专线与高速铁路建设的关键性控制工程，此文结合我国在建客运专线实际情况，对简支箱梁施工技术进行总结，并对箱梁施工技术进行经济比选，为桥梁施工组织设计提供借鉴。此文还对客运专线简支箱梁施工组织设计中制梁场设置方案、架梁进度及保证工期的措施等问题进行了阐述，可为客运专线及高速铁路施工组织设计提供经验。     

高速铁路标准简支箱梁设计优化

高速铁路标准简支箱梁已在我国高速铁路建设中得到应用推广,其经济性对高速铁路建设成本影响较大,有必要开展优化设计研究。在总结前期客运专线建设和运营经验基础上,结合大吨位锚具在实际工程中的应用成果,通过动静力计算,对既有跨度32 m标准简支箱梁进行优化设计,提出不同检算速度下的推荐梁高;对40 m简支箱梁进行系列化设计研究,分析大跨度梁体基频、梁端转角、残余变形等参数影响,提出合理的腹板厚度、梁高等关键截面参数。经设计优化后的高速铁路标准简支箱梁,降低了工程造价,节省了建设周期。     

基于纤维梁模型的钢筋混凝土箱梁非线性分析

为了准确模拟钢筋混凝土箱梁的非线性受力性能,采用精细化的三维纤维梁单元模型,基于有限元软件ABAQUS的Standard求解模块,用FORTRAN语言编制了钢筋和混凝土纤维梁单元材料用户子程序,详细介绍了建模过程。以钢筋混凝土简支箱梁为算例,对其进行全过程非线性仿真分析,并与试验结果进行对比,研究配筋率及加载方式对箱梁全过程受力性能的影响。计算结果表明:有限元分析得到的跨中荷载-挠度曲线反映了钢筋混凝土箱梁的受力全过程及破坏形态,且与试验结果吻合良好,验证了本文建模方法的可靠性;配筋率对箱梁的极限承载力影响很大,选择合适的纵筋和箍筋配筋率极为重要;不同加载方式下箱梁的受力性能是有差别的。提出了箱梁全过程受力特性的弯矩-挠度简化计算模型,并与试验结果对比,验证了本文简化计算方法的正确性,为既有桥梁的安全性和可靠度评估提供了简化方法。     

钢—混凝土组合梁负弯矩裂缝非线性有限元模拟分析

在模拟组合梁负弯矩区工作性能的单跨倒置简支组合梁试验的基础上，结合普通钢筋混凝土构件的有限元非线性分析方法，引进钢梁单元，采用涂抹式裂缝模型和正交各向异性的混凝土材料模型，建立了针对模拟组合梁负弯矩区的单跨倒置简支组合梁的裂缝非线性模型，以试验梁为对象进行了非线性分析及裂缝模拟，其计算结果与试验结果吻合良好。     

新型减隔震装置在高速铁路桥梁中的应用研究

研究目的:针对铁路简支梁桥的抗震设计特点,提出一种适用于高速铁路简支箱梁的新型软钢阻尼器——弹塑性限位减隔震装置,该装置可与常规桥梁支座共同作用,组成一种新的减隔震体系。以某高速铁路双线32 m简支箱梁为计算实例,结合试验研究成果,采用滑移三折线恢复力模型输入弹塑性限位减隔震装置的力学特性,利用非线性时程分析方法,对弹塑性限位减隔震装置的减隔震性能进行分析。研究结论:(1)采用滑移三折线模型,可以很好地模拟弹塑性限位减隔震装置的非线性特征,装置计算输出的滞回曲线与试验研究结果可以很好地吻合;(2)弹塑性限位减隔震装置可显著延长桥梁的自振周期,并通过装置的塑性变形耗能能力可以大幅降低桥墩的地震力,对于不同墩高的32 m简支箱梁桥,弹塑性限位减隔震装置均可以发挥良好的减隔震效果,罕遇地震下的减震率在55%以上,减震效果优良;(3)新型弹塑性限位减隔震装置,构造简单、施工方便、性能可靠,在工程造价有限增加的情况下,能以较小的代价将高速铁路常规简支梁桥的抗震设防等级由多遇地震提高到罕遇地震,社会与经济效应显著;(4)弹塑性限位减隔震装置可以有效地降低结构关键部位在地震作用下的位移,减小结构构件的地震力,确保结构在地震下的安全,在高速铁路桥梁抗震领域中将会有广阔的前景。     

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。     

高速铁路900t级常用跨度桥梁建造技术

研究目的:通过总结高速铁路900 t级常用跨度桥梁设计特点及施工要点,介绍高速铁路900 t双线铁路简支箱梁研究结论:针对我国国情,铁道部组织在高速铁路桥梁设计、施工技术和关键技术装备等方面开展了大量的科技攻关工作.由此,高速铁路桥梁在设计理念、施工工艺、运架技术等方面,都取得了巨大的成就.高速铁路桥梁采用以32 m跨度为主的双线整体箱梁,形成了我国独特的铁路常用跨度的900 t级简支箱梁建造模式,并大力推进了预制箱梁、运架设备成套技术的发展.     

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。     

高速铁路常用跨度简支箱梁优化设计和高强度预应力体系应用研究

从箱梁结构尺寸、预应力布置、预应体系强度等方面对32 m跨度简支箱梁的优化设计进行对比分析,优化箱梁的梁高可根据动力检算要求取3.0 m或2.8 m.开展了高速铁路简支箱梁跨度序列化设计研究,通过动力分析确定了24～32 m序列化梁的合理梁高为3.0 m,32～40 m序列化梁的合理梁高为3.2 m,提出了可满足非标准...     

客运专线预制箱梁预初张拉阶段跨中截面应力状态研究

以无砟轨道后张法预应力混凝土双线简支箱梁为研究对象,采用有限元分析软件MIDAS/Civil按弹性支撑计算模型对预初张拉阶段的箱梁跨中截面应力状态进行了施工模拟。在箱梁跨中截面预埋钢弦式应变计,监测了预初张拉阶段的混凝土应力。将计算结果与现场实测数据进行了对比分析,结果表明在预初张拉阶段,随着钢束张拉根数的增加,箱梁应力状态逐渐趋近于简支受力模型。张拉过程中的截面应力计算按弹性支撑模型是可行的。     

钢-混凝土组合梁负弯矩裂缝非线性有限元模拟分析

在模拟组合梁负弯矩区工作性能的单跨倒置简支组合梁试验的基础上,结合普通钢筋混凝土构件的有限元非线性分析方法,引进钢梁单元,采用涂抹式裂缝模型和正交各向异性的混凝土材料模型,建立了针对模拟组合梁负弯矩区的单跨倒置简支组合梁的裂缝非线性模型,以试验梁为对象进行了非线性分析及裂缝模拟,其计算结果与试验结果吻合良好.     

预应力作用下简支箱梁桥的剪力滞效应分析

研究目的:为了研究箱梁桥在预应力作用下的剪力滞效应,以承受预应力作用的简支箱梁为对象,基于能量变分法,结合预应力等效荷载法,建立了直线、折线和曲线布束方式的简支梁在预应力作用下的剪力滞效应解析解。针对算例简支箱梁,研究3种布束方式综合作用下箱梁的剪力滞效应,并和有限元板壳数值解进行对比分析。以高速铁路10种典型标准设计整孔简支箱梁为例,研究直线、折线和曲线布束下跨中部位应力最大点处的剪力滞系数。研究结论:通过研究得出:(1)通过本文解析方法与板壳有限元数值解的对比表明,本文解析方法可以有效计算简支梁在预应力作用下的剪力滞效应;(2)对既有高速铁路简支梁桥,直线布束在跨中引起的剪力滞效应最小、其次为曲线布束、折线布束最大;(3)本研究成果对预应力混凝土箱梁的预应力设计具有理论借鉴意义。     

时速350 km高速铁路40 m跨度预应力混凝土简支箱梁徐变上拱控制设计研究

高速铁路跨度40 m简支箱梁由残余徐变上拱控制结构设计。在全预应力体系范围内研究了采用降低跨中底缘压应力、提高预应力合力中心高度、缩短底板预应力束长度、增加梁高、提高混凝土强度等级、推迟二期恒载上桥时间、细化二期恒载分级等7种方法降低梁体残余徐变上拱的效果及适用性。受施工条件、技术经济性等因素限制,建议不采用前5种控制方法,而采用推迟二期恒载上桥时间和细化二期恒载分级的方法来控制40 m跨度简支箱梁残余徐变拱度。     

双室箱梁剪力滞效应的试验研究北大核心

为开展单箱双室箱梁剪力滞效应的试验研究,制作了有机玻璃简支箱梁模型。在容许开裂范围内,对该试验箱梁进行集中力作用于跨中截面三腹板上方、两对称边腹板上方和中腹板上方的加载。采用DH3816应变采集仪测得跨中及1/4跨截面各关键点应变值,并用百分表测得箱梁各关键截面挠度值。测量得到的截面应力分布规律验证了箱梁截面剪力滞效应的存在。同时对该有机玻璃简支箱梁,采用空间板壳数值方法计算了3种集中力工况下截面的剪力滞分布规律。结果表明,集中力作用下双室箱梁各翼板间存在明显的剪力滞效应,且荷载的横向作用位置对箱梁截面剪力滞效应影响较大。     

双室箱梁剪力滞效应的试验研究

为开展单箱双室箱梁剪力滞效应的试验研究,制作了有机玻璃简支箱梁模型。在容许开裂范围内,对该试验箱梁进行集中力作用于跨中截面三腹板上方、两对称边腹板上方和中腹板上方的加载。采用DH3816应变采集仪测得跨中及1/4跨截面各关键点应变值,并用百分表测得箱梁各关键截面挠度值。测量得到的截面应力分布规律验证了箱梁截面剪力滞效应的存在。同时对该有机玻璃简支箱梁,采用空间板壳数值方法计算了3种集中力工况下截面的剪力滞分布规律。结果表明,集中力作用下双室箱梁各翼板间存在明显的剪力滞效应,且荷载的横向作用位置对箱梁截面剪力滞效应影响较大。