基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

无砟轨道路基持续上拱整治技术

部分高速铁路无砟轨道路基存在上拱变形量较大且持续不收敛,超出轨道可调节能力的问题。本文提出了一种采用变梯度结构EPS混凝土板整治路基持续上拱的方法,根据测量结果实施了开挖置换方案及后期维修。通过数值模拟分析了变梯度结构板的应力及变形。结果表明:该方法可以快速整治路基持续上拱变形,后期维修简单易行,可长期确保轨道平顺性;变梯度结构板最大应力及变形分别满足EPS混凝土强度及高速铁路变形要求。     

基于KENTRACK的铁路沥青混凝土底砟层疲劳特性评价

重复动载疲劳损伤是沥青混凝土底砟层的破坏形式之一。本文建立了沥青混凝土底砟层的三维有限元分析模型,分析其在列车荷载作用下的受力变形特性。采用KENTRACK设计方法分析了沥青混凝土底砟层的疲劳寿命。结果表明:沥青混凝土底砟层等厚度替代基床表层的路基结构形式在列车荷载作用下基床表层的竖向动变形和振动加速度明显减小;沥青混凝土底砟层的层底拉应变在10×10^-6~90×10^-6,处于较低水平;沥青混凝土底砟层具有良好的疲劳耐久性,可用于工程实践。     

重载铁路四线高墩连续梁桥的设计

神瓦(神木—瓦塘)铁路冯家川车站大桥为重载铁路四线桥,主桥采用4线(65+100+65)m连续梁,最大墩高85 m.桥上线间距大,上下部结构横向尺寸较大,利用有限元分析软件BSAS,MIDAS/FEA对结构受力进行了计算分析.结果表明:在主梁梁高相同的情况下,采用单箱三室截面能更好地减小主应力,采用单箱双室截面增加腹板厚度对主应力的改善有限;多线桥桥墩横向尺寸较大,空心截面设置纵肋板能很好地提高高墩的局部稳定性;主梁及桥墩各项计算指标均满足规范要求.     

大跨度上承式铁路钢桁梁桥建设管理与创新

大跨度上承式连续钢桁梁是铁路桥梁结构的创新形式,能有效降低桥墩的建筑高度,降低基础与桥墩的施工难度和工程造价,技术、经济优势突出,在山区铁路桥梁建设中具有较强的适用性.这种新的铁路桥梁结构形式技术标准尚待完善.本文依托新建玉溪至磨憨铁路的重点控制性工程元江特大桥(108.0+151.5+249.0+151.5+108.0)m上承式连续钢桁梁,分析总结大跨度上承式连续钢桁梁在结构设计、加工制造、现场架设等方面的创新成果,为类似桥梁建设提供借鉴.     

大吨位异形钢桥塔施工支架设计研究

为研究不同支架方案对异形钢桥塔施工过程的影响,以新首钢大桥为背景工程做了对比分析,进而分析桥塔施工过程对桥塔-支架整体耦合模型内力、位形的影响,研究支架设计过程中的一些细部问题.结果表明:格构式支架受力明确、合理,施工方便且用钢量小,建议采用该支架方案;桥塔采用反变形的施工方案,可以很好地满足桥梁结构设计线形要求;在格构式支架设计中应避免多个斜撑相贯于立柱同一节点造成支架立柱受力不均匀、部分立柱受力急剧增大的问题;在有限元模拟中支架顶部与高塔连接建议采用铰接方式进行简化处理..     

挂篮底模纵梁受力简化计算方法及承重分配系数

以一桥梁施工工程实例为依托,采用有限元软件ANSYS对桥梁悬臂施工中使用的菱形挂篮进行仿真分析.提出3种简化模式计算底模纵梁的承重分配,对比发现将底模纵梁承受的外荷载简化为集中荷载,并分配至挂篮下前后横梁的方法是最优简化计算方法.在此基础上对挂篮底模纵梁承重分配系数进行优化,从而简化了繁琐的挂篮底模纵梁受力分析计算,保证了挂篮结构设计和施工的安全.     

超深振捣条件下混凝土墙体模板侧压力的简化计算方法

超深振捣对混凝土成品质量有害无益,研究超深振捣引起模板侧压力增大的规律,可为规避其害提供依据。为此设计4个混凝土墙体试件,实测在浇筑过程中模板侧压力的变化情况。基于振捣液化和液体压力平衡理论,建立了超深振捣情况下混凝土模板侧压力计算模型,推导了计算公式,并与实验数据进行对比验证。研究结果表明,振捣深度是影响混凝土墙体模板侧压力的重要因素,本文提出的计算模型能很好地预测墙体结构超深振捣位置的模板侧压力。     

刚性悬索加劲连续钢桁梁受力特性成桥试验研究

石济客运专线济南黄河公铁两用桥主桥采用了三桁式刚性悬索加劲连续钢桁梁的特殊结构形式,针对此桥梁的结构特点,开展了成桥专项试验研究。首先测试了外荷载作用下桥梁3片主桁挠度及相应杆件应力的横向分配。其次,测试了有砟轨道铁路桥梁正交异性桥面体系在列车局部轮载作用下各构造细节的受力特征。最后,对刚性悬索加劲钢桁梁上弦杆与加劲弦连接处特殊节点的受力特性进行了测试。实测结果表明:桥梁3片主桁横向具有较好的整体性;有砟轨道铁路桥梁的正交异性桥面体系各构造细节均未出现明显的应力集中效应;特殊节点板受力特征与有限元计算结果吻合,连接板圆弧倒角处应力较大。     

基于基准有限元模型的箱梁TMD振动控制研究

针对高架桥梁结构引起的振动噪声问题,研究TMD控制箱梁结构振动的特性。为了获得精准的箱梁有限元模型,首先以铁路32 m简支箱梁桥为原型,按10:1的几何相似比设计制作简支箱梁缩尺试验模型,应用ANSYS软件建立初始动力有限元模型;对有限元模型模态分析与试验模型模态测试得到的自由模态信息进行误差分析,并采用基于灵敏度分析的模型修正技术对初始动力有限元模型弹性模量和密度进行修正,得到基准有限元模型,误差确认结果显示修正后的有限元模型更精准地反应箱梁的振动特性;进一步利用基准有限元模型,开展TMD控制简支箱梁桥振动的研究,研究结果表明TMD对于抑制桥梁竖向共振有很好的效果。