基于BIM+GIS的重载铁路桥梁设备管理研究与应用

重载铁路桥梁设备类型多、数量大,传统运维管理多以人工为主,缺乏系统化、信息化管理手段。针对该现状开展基于建筑信息模型(BIM)与三维地理信息系统(GIS)的重载铁路桥梁设备智能运维管理研究与应用,解决桥梁快速建模、BIM模型与GIS融合等关键技术问题。以朔黄铁路为背景,基于GIS平台,融合BIM模型、铁路沿线倾斜摄影模型,实现桥梁设备的三维可视化,构建基于BIM+GIS的铁路桥梁设备管理系统,对推进铁路桥梁设备标准化、信息化、精细化、智能化管理具有实际意义。     

京雄城际铁路简支大跨度钢箱系杆拱桥静动力性能

采用MIDAS有限元软件建立京雄城际铁路跨径112.5 m的简支钢箱系杆拱桥模型,计算了静载作用下该桥的受力性能、自振频率和振型。对该桥进行了静载试验、动力特性试验和动载试验,对比分析了有限元模拟计算值和实测值。结果表明：静载作用下钢箱系杆拱桥各控制截面的挠度和应力的实测值与计算值相符,校验系数均小于1.0;结构受力变形对称性良好;自振频率和振型的实测值与计算值基本一致,结构整体刚度良好;动载作用下桥梁各项动力学性能指标均小于规范值,且各项指标与行车速度关系不明显。可见,钢箱系杆拱桥静动载作用下受力性能良好,可应用于城际铁路桥梁建设。     

铰接悬臂拼装连续梁剪力铰受力影响因素分析

剪力铰是一种只传递剪力、不传递弯矩的构造,在铁路桥梁中首次成功应用于成昆线旧庄河1号桥。剪力铰的受力较为复杂,使用过程中其主要部件预应力粗钢筋发生了多次破断。本文分析了剪力铰“左右块体+竖向预应力粗钢筋”构造,进行了外观状态检查、桥面线形测量、三向相对位移测试和粗钢筋应力测试。结果表明：部分粗钢筋管道中长期存水,导致粗钢筋存在局部锈蚀的可能;剪力铰处的桥面下挠达到118 mm,列车通过时的冲击作用明显增大;剪力铰两侧最大竖向位移差达到0.64 mm,即粗钢筋力值差为59.6 kN,接近预应力螺纹钢筋容许疲劳力值,长期疲劳荷载作用下疲劳断裂的风险加剧;粗钢筋有效预应力均高于设计值,最大值高出100%(153 kN),但远小于其极限承载力668 kN,粗钢筋发生极限承载力破坏的可能性较小。结合影响剪力铰粗钢筋破断的因素,提出了剪力铰养护维修的指导建议。     

风沙地区低净空桥梁下部流场结构及积沙特征分析

为认识低净空桥梁下部积沙形成机理、分布特征及影响因素,利用计算流体力学软件,构建欧拉双流体非稳态模型,对桥梁周围风沙流的运动特征进行数值模拟,并与现场结果进行对比。结果表明：现场实测数据与模拟结果基本一致,所建数值模型能够较好地反映梁体周围的风沙流运动特征;T梁迎风侧和背风侧一定范围内位于风积区,而梁体正下方则位于风蚀区;T梁周围积沙主要集中在梁体迎风侧和背风侧,但在单一风向环境下前者积沙量大于后者,且积沙量随时间的推移呈递增趋势;气流速度的衰减是T梁迎风侧和背风侧积沙的主要原因,而腹板间气流的绕流是梁底形成少许积沙的可能原因;T梁周围的积沙量与梁底净空密切相关,且随着净空增大呈递减趋势,建议风沙地区的梁底净空不宜小于5.0 m;同等条件下,箱梁周围的积沙速率明显小于T梁,风沙危害严重地区的低净空桥梁考虑采用箱梁。     

铁路矮塔斜拉T构桥结构设计方法实例研究

本文以渝(重庆)黔(黔江)铁路长途河大桥为工程背景,综合考虑桥址地形地质、桥梁跨度、净空及受力特点等要素,提出了主桥采用(132+132)m的矮塔斜拉T构桥型的总体设计方案,并采用数值模拟方法分析了拉索布置范围、索间距对梁部内力、刚度的影响规律.结果表明:(1)斜拉索靠近主塔布置、适当加密索间距有利于减小梁部负弯矩峰值...     

持续低温环境下混凝土灌注桩温度场模拟研究

以青藏铁路为依托,采用人工气候模拟试验箱在冻土层中进行灌注桩浇筑试验,并运用ANSYS软件建立模型对低温环境下冻土-灌注桩温度场变化情况进行了模拟分析.结果表明:混凝土浇筑后,灌注桩桩心温度最高,桩体表面温度最低,受水泥水化热影响桩心温度有短暂温升随后开始下降,入模5 h桩心温度降至0℃,入模30 d时降至-4.9℃,...     

小阻力扣件桥上无缝线路附加力

在铁路桥梁上铺设无缝线路，为了降低梁跨结构和钢轨之间的相互作用力，往往采用小阻力扣件。在有碴桥上无缝线路采用小阻力扣件，在钢轨、轨枕及梁跨结构三者之间将产生较明显相对位移，以往的计算模型没有考虑轨枕和钢轨相对位移的影响，与有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路工况存在较大偏差。在吸收国内外研究成果的基础上，建立了一种能综合考虑钢轨、轨枕、梁体三者相互作用的有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路附加力计算力学模型，给出了算例，对不同力学模型计算结果作了对比。计算结果表明，新模型计算结果要小于既有模型，对于柔性墩台结构，差分尤其明显。不考虑轨枕位移，该模型也适用于无碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路附加力计算，相比有碴桥，小阻力扣件无碴桥上无缝线路附加力有较大幅度增加。     

既有铁路桥梁声屏障的高速列车脉动风致响应

采用SAP2000有限元软件,建立了既有桥梁声屏障的有限元模型,混凝土插板与H型钢立柱之间的连接采用位移和转角弹簧模拟.探讨了脉动力采用多点输入和一致输入,跨度16,24和32 m的铁路桥梁声屏障的动力响应,分析了声屏障的位移峰值、弯矩峰值和动力放大系数的分布特征.结果表明,常用跨度铁路桥梁声屏障的行波效应系数均小于1;声屏障立柱的位移和挑梁弯矩的最大值随桥梁跨度增大而减小;声屏障挑梁刚度过小,跨度16 m的铁路桥梁声屏障立柱的最大位移达15.5 mm.     

铁路桥梁结构任意截面截面特性计算方法研究

研究目的:铁路桥梁结构设计中,无论是结构抗力还是工程量计算,截面特性均是重要的设计计算参数。铁路桥梁结构类型多,梁部、桥墩和基础等不同构件截面类型复杂多样,且多为箱形、空心截面等复杂截面形式,设计中对复杂截面截面特性的计算通常采用简化处理方式或借助外部商业软件,导致计算精度不足或设计效率低下,为解决这一问题,需要开展任意截面的截面特性计算方法研究。研究结论:(1)铁路桥梁结构截面均只由线段和圆弧组成,可采用统一格式表征,任意截面均可用一个或多个封闭轮廓线描述;(2)每个封闭轮廓线可离散为多组具有共同顶点的三角小块和三角球冠小块,计算每个小块截面特性并叠加便可得到封闭轮廓线截面特性;(3)基于计算理论编写了通用计算程序,程序提供读取和处理AutoCAD软件图形数据的方法;(4)以混凝土箱梁和薄壁钢箱梁作为算例,计算结果表明本文提出的方法计算精度高,满足工程设计要求;(5)本文给出的计算方法理论推导清晰,除铁路工程外,在公路和市政工程等领域依然适用。     

桥塔用内养护高强度抗裂混凝土性能研究

对比了页岩陶砂、粉煤灰黏土复合陶粒、浮石粉3种内养护材料对高强度混凝土的工作性能、力学性能和早期抗裂性能的影响,并结合桥塔混凝土结构进行了抗裂性验算。结果表明:随着内养护材料掺量的增加,不同龄期混凝土的抗压强度有所降低,但降幅不大,水胶比0.24时,每种内养护材料体积掺量控制在20%以内可满足C60混凝土强度要求;掺入3种内养护材料均可显著提高混凝土的早期抗裂性能,其中浮石粉的抗裂效果最好。结合沪通长江大桥主塔(高330 m,壁厚大多超过1.5 m)混凝土结构,针对收缩与温度应力引起的开裂问题进行了有限元抗裂性能分析,结果表明,浮石粉掺量20%的低收缩混凝土拉应力在容许范围内,开裂风险小。