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。     

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。     

考虑支座摩阻效应柔性墩纵向水平力优化设计

为研究支座摩阻效应对柔性墩台纵向水平力的影响,基于墩顶抗推刚度集成法,提出了考虑支座摩阻效应墩顶纵向水平分配力的二次分配理论框架。基于某一简支梁桥采用本文理论方法进行摩阻系数为0,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06下的墩顶水平力分析,并获取最优摩阻系数取值。结果表明：墩顶纵向水平力的分配与支座摩阻系数有关,不考虑支座摩阻力会使得墩顶水平力离散性较大,各墩顶水平力差异化明显。在计算汽车制动力对墩顶纵向水平分力影响时,支座的摩阻效应不可忽略。通过对某一实际简支梁桥计算分析,采用摩阻系数为0.03的支座可使得墩顶在纵向水平力分配更为合理。本文的研究成果可为桥梁结构的支座选用提供参考。     

小阻力扣件有荷阻力取值分析

进行有荷载情况下的扣件阻力试验可验证和完善桥上无缝线路扣件纵向阻力取值计算理论。试验表明,有载情况下小阻力扣件的弹性位移值、纵向阻力值均与《送审稿》取值不符;在各级垂向荷载情况下,小阻力扣件的摩阻系数可偏安全取0.20,纵向阻力可采用垂向荷载值与摩阻系数的乘积而得。     

高速铁路列车荷载下钢轨平顺性影响因素分析

列车荷载作用下的钢轨变形曲线受列车荷载、轨道整体刚度、钢轨自身性能、扣件间距和温度力等因素的制约。文中运用有限单元法建立轨道简化模型,分析各种制约因素对轨道结构的影响程度。结果表明,随着列车荷载、轨道整体刚度的减小和钢轨重量的增大,钢轨的变形曲线也越来越平顺,而钢轨内部温度力和扣件间距的改变对钢轨的变形曲线影响很小,可忽略不计。     

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。     

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。     

城市轨道交通桥梁墩台纵向线刚度限值问题的研究

本文首先阐述了轨道桥梁梁轨相互作用的一些概念、研究现状以及存在的问题,接着对城市轨道交通桥梁墩台最小纵向刚度的限值的制定的依据、演变以及和铁路桥梁一些区别做了分析比较,对公轨合建桥梁中公路车辆制动力对轨道结构的作用机理做了计算与分析,最后对地铁规范中的轨道交通桥梁墩台纵向刚度限值条文合理值提出了看法与建议。     

大跨度铁路斜拉桥车致纵向振动及塔梁连接研究

车辆的运行会使大跨度斜拉桥产生纵向运动,为研究列车荷载作用下大跨度铁路斜拉桥主梁的纵向运动量、纵向受力性能以及塔梁连接刚度的影响,以韩家沱长江大桥为工程背景,采用车-桥耦合振动分析方法,计算了主梁纵向位移和速度响应,为纵向阻尼器的设计参数优化提供了依据;分析了塔梁间纵向相互作用力,给出了支座摩阻系数的上限值;计算了系统总刚度与弹性连接刚度的关系,明确了弹性连接刚度与纵向总刚度及主梁纵向位移之间的关系。研究表明:CRH2动车组对桥梁结构纵向动力响应的影响更明显;增加支座摩阻力可抵消由列车运行引起的结构体系纵向作用力,从而抑制主梁纵向运动;系统纵向总刚度随塔梁间弹性连接刚度的增大而增大,但非线性关系明显。     

桥梁墩台顺桥向水平力分配计算

准确计算桥梁墩台顺桥向水平力,是桥梁下部结构分析的基础工作.该文基于刚度集成法,综合考虑活动支座的非线性影响和不同作用的加载顺序,提出墩台顺桥向水平力分配计算的非线性分析方法.计算结果表明:该方法能够充分考虑活动支座水平力与摩阻力之间的关系,给出不同作用下各墩台的精确水平力结果,计算结果更趋合理.     

基于离散元的某公路典型顺层边坡稳定性影响因素敏感性分析

顺层边坡是一类包含层面和其他类型结构面影响的复杂边坡,其安全系数计算一直是个难题。笔者结合离散单元法与强度折减法对顺层边坡安全系数的计算过程和计算效果进行了探讨。用Fish语言编写了能在UDEC下执行的强度折减程序。在此基础上,探讨了刚度系数、层厚、层面倾角、层面内摩擦角、层面粘聚力、开挖坡角等因素对某高速公路典型顺层边坡稳定性的影响机制。计算结果表明:刚度仅对塑性区影响较大,对安全系数影响不大;层厚的增加对安全系数影响较小,但是随着厚度的增加变形破坏模式由楔形变为沿层面屈曲破坏;层面倾角接近破裂角时,安全系数降低(楔形滑动),反之则增加(屈曲破坏),直立时为倾倒破坏;强度参数增加,安全系数近于线性增加,破坏模式不变;开挖坡角增加,安全系数降低,破坏模式与层面倾角增加工况类似,安全开挖坡率不能大于1∶1.15。     

乍嘉苏高速公路连接线大桥柔性墩设计

乍嘉苏高速公路连接线大桥为后张法预应力砼空心板连续桥面简支梁桥 ,其下部构造采用柔性墩。在桥梁墩台设计时 ,桥纵向墩顶水平力的设计计算值是否合理直接影响到墩身及基础设计的经济合理性。着重介绍该桥柔性墩设计中抗推刚度的选取、水平力的分配、滑板支座的处理及偏心距增大系数 η的确定等 ,并进行了分析与归纳     

基于双折减系数的强度折减法在边坡稳定性分析中的应用研究

在传统的强度折减法中,黏结力和摩擦系数均采用相同的折减系数进行折减,边坡处于临界状态的折减系数即为边坡的安全系数。但是,传统的单参数折减法仅仅是寻找临界状态方法中的一种折减形式,并不一定就是最优的折减方式。因此,本文提出了一种新的基于双折减系数的强度折减法分别对黏结力和摩擦系数进行折减。首先,基于极限定理的上限法,建立任意边坡处于临界状态时坡高、坡角、岩体容重、黏结力和摩擦系数应满足的临界曲线方程;其次,假设岩体的黏聚力和内摩擦系数在衰减破坏的过程中应沿着距离临界曲线最短的路径折减,进而建立黏聚力和内摩擦角的配套折减原则;最后,通过两个算例比较了传统单参数强度折减法与本文方法的差异,结果表明,传统的单参数折减法和双参数强度折减法得到的边坡临界状态并不相同,后者得到的临界滑动面更合理。     

考虑轨道约束的高速铁路简支梁碰撞效应研究

为研究轨道结构对简支梁桥碰撞效应的影响规律,以沪昆线上某4-32m简支箱梁为例,采用大质量法分析地震动的行波效应,用Kelvin单元分析桥梁碰撞,用非线性杆单元模拟梁轨接触,建立了考虑滑动支座摩阻力、桥墩弯矩曲率非线性和桩土共同作用的梁轨系统动力有限元模型,分析了一致激励和行波效应下考虑轨道约束的高速铁路简支梁桥碰撞效应,并对梁缝宽度、线路纵向阻力等设计参数进行了敏感性分析。结果表明:轨道结构对桥梁纵向位移起到了约束作用,可减弱甚至消除梁体间的碰撞效应;适当增加梁缝宽度,可大幅度减小梁体碰撞次数和撞击力;线路纵向阻力减弱时(如采用小阻力扣件时),梁体间的碰撞效应增强。     

盾构隧道双层衬砌结构纵向等效弯曲刚度研究——以上海吴淞口长江隧道工程为例

为研究盾构隧道双层衬砌结构的纵向等效弯曲刚度,在对广义纵向等效连续模型简化的基础上,推导双层衬砌盾构隧道纵向等效弯曲刚度的表达式。以上海吴淞口长江隧道工程为背景,分析得到双层衬砌盾构隧道纵向刚度随环缝影响系数、内衬变形缝间距以及内衬厚度的变化规律。结果表明:1)随着环缝影响范围的增大,纵向等效刚度有效率减小,且当环缝影响系数小于1时,纵向等效刚度有效率随环缝影响系数的增大骤减;而当环缝影响系数大于1时,减小速度趋于平缓。2)随着内衬厚度和变形缝间距的增大,隧道纵向等效刚度增大,但是增大速率逐渐减小。综合来看,提高变形缝间距的效果优于增大内衬厚度的效果。     

盾构隧道纵向刚度及影响因素模型试验研究

为研究盾构隧道纵向刚度及影响因素,研制盾构隧道纵向刚度分析模型试验装置,对盾构隧道纵向变形特性和抗弯刚度进行试验研究,揭示不同因素对隧道纵向刚度的影响规律,并开展试验成果与既有研究结论的对比分析。研究结果表明:盾构隧道在竖向荷载作用下纵向弯曲下沉,管片自身变形很细微,其底部位移能表征盾构隧道等效连续梁的弯曲特性;盾构隧道纵向荷载～位移并非严格遵循同向线性关系,不同荷载水平对应不同的纵向刚度有效率;管片环宽与接头数量对盾构隧道纵向刚度影响显著,纵向刚度对管片环宽和接头数量变化的响应具有典型的非线性特征;试验依托盾构隧道纵向刚度有效率0.04～0.125,刚度有效率随外部荷载增大而减小,且荷载达到一定程度后趋于稳定,增大荷载会放大接头对管片刚度的削弱作用;借助数值法取接头单元刚度为特定经验值,计算盾构隧道纵向刚度存在不容忽视的误差。利用等效连续化模型计算盾构隧道纵向刚度时,建议按20%～30%折减。     

靠弹簧压紧的滑动体牵引力与摩擦面形状关系研究

推导出靠弹簧压紧的滑动体牵引力与摩擦曲面形状关系公式.只有当ndy/dx＜1时可牵引它沿摩擦而滑动.同时也可以由测得的牵引力曲线和摩擦面形状反演推出弹簧的刚度系数和摩擦副的摩擦系数.利用汽车门二限位器的牵引力试验曲线,又将摩擦面形状用反正切函数近似得到了弹簧的刚度系数和摩擦系数,反过来又得到了另一段小坡滑动面上的牵引力曲线.理论计算与试验结果吻合.     

有砟轨道动刚度特性及影响因素分析

应用轨道结构的动力学频域分析方法,研究了有砟轨道的动刚度特性及轨道参数对它的影响。有砟轨道动刚度随频率变化幅度很大,在激振频率为72 Hz时达到最小值55 kN/mm,约为静刚度的60 %。扣件刚度、扣件阻尼、轨枕类型、道床弹性模量对有砟轨道动刚度都有影响。     

虎门二桥坭洲水道桥重力式锚碇基础稳定性研究

以虎门二桥坭洲水道桥超大跨度悬索桥锚碇基础为对象,采用规范方法、抗剪强度折减法和等比例增大缆力分析法对锚碇基础的稳定性进行了分析,得到了不同计算方法对应的基础稳定性系数。计算结果表明,当不考虑地连墙作用时,采用强度折减法和等比例增大缆力分析法得到的破坏模式均为滑移破坏,与规范方法计算得到的抗滑移稳定性系数较为接近;当考虑地连墙复合作用后,基础的抗滑移能力得到较大提升,基础的破坏模式将由滑动破坏转变为倾覆破坏,基础的安全系数得到较大幅度提升,地连墙对基础稳定性的提升作用较为明显。     

现浇层刚度对梁拱组合桥结构性能及荷载试验评定的影响

为研究铺装现浇层刚度对梁拱组合桥结构性能及荷载试验评定影响,采用Midas Civil建立某梁拱组合体系桥,对比分析不同铺装现浇层刚度贡献下梁拱组合桥的内力、变形、动力特性以及荷载试验校验系数。计算结果表明:考虑现浇层刚度使得主梁的惯性矩提升显著,改变了主拱与主梁刚度比,进而影响梁拱组合体系桥梁的整体受力特性。考虑现浇层刚度贡献后,主拱的轴力和挠度均有一定减小;主梁的弯矩有小幅增加,主梁的挠度值有所减少。随着现浇层刚度贡献率的增加,各吊杆的轴力也随之线性增加。随着现浇层刚度贡献率的提高,主梁刚度随之增大,使得以主梁振动为主的振型频率变化较大,其他以主拱振动为主的振型频率变化较小。忽略现浇层刚度使得各工况下的校验系数均有不同程度的降低,高估了实际桥梁的结构性能,影响梁拱组合体系桥荷载试验评定结果。