小半径隧道盾构施工对铁路桥梁的影响

随着城市轨道交通线网的完善,单一的直线型隧道已不能满足需求,而新建隧道也不可避免地近接建构筑物,势必危及建构筑物,甚至引发严重的安全问题。基于郑州地区某工程,运用有限元软件Midas GTS NX进行数值模拟,研究小半径隧道盾构施工期间隔离桩防护措施的作用效果,并结合监测数据验证数值计算的准确性。研究结果表明:1)在无隔离桩防护措施下,小半径盾构隧道施工会引起地表横向沉降变形,危及铁路线路运营安全;2)在隔离桩防护措施下,小半径盾构隧道施工对铁路桥梁的影响在可控范围内,能有效降低盾构隧道施工引起的铁路桥梁变形及其附加内力,有利于铁路线路的运营安全;3)监测数据与数值计算的对比表明,隔离桩防护措施对于保障铁路线路的运营安全是有效的。本文研究结果可为盾构隧道安全穿越铁路桥梁施工提供重要的工程实用价值。

基于GM(1,1)-IPSO-BP的重载铁路小半径曲线钢轨磨耗预测方法

为实现重载铁路小半径曲线段钢轨磨耗量的精准预测,提出一种非等间距灰色模型GM(1,1)与改进粒子群算法(IPSO)优化BP神经网络相结合的钢轨磨耗预测方法。首先,根据积分原理优化GM(1,1)非等间距模型的背景值计算方法,基于改进的模型得到实测磨耗序列的初步预测结果;然后,利用IPSO算法对BP神经网络的权值和阈值进行自动寻优,对GM(1,1)模型初步预测序列的残差进行校正;最后,将优化后的两种模型组合构建基于GM(1,1)-IPSO-BP的重载铁路小半径曲线地段钢轨磨耗量预测模型。以某重载铁路桥上半径400 m曲线为例,利用长期的磨耗监测数据进行方法的适用性分析,研究结果表明:GM(1,1)-IPSO-BP模型克服了磨耗数据的非线性、随机性特征对计算结果的影响,预测精度优于单独使用GM(1,1)、IPSO-BP模型;背景值优化后的GM(1,1)模型预测准确性更可靠;IPSO优化算法提高了BP神经网络计算的精度和速度;预测结果和实测数据之间的相对误差不大于4%;在预测区间上的绝对误差小于0.4 mm,运用该方法能够较准确地得到钢轨磨耗的发展规律。研究结果可为重载铁路小半径曲线钢轨的精准维修和科学使用提供参考。

考虑变墩高效应的小半径曲线梁桥地震易损性研究

为分析墩高变化形式对小半径曲线梁桥地震易损性的影响,以某互通式立交匝道桥第2联为背景,设计渐变型、凹岛型、凸岛型3种墩高变化形式曲线梁桥进行地震易损性研究。在提出的压弯剪扭耦合作用破坏的基础上,采用集中铰-纤维模型的桥墩建模方法,通过SeismoStruct有限元软件建立3种墩高变化形式曲线梁桥模型;选取符合Ⅲ类场地特性的50条地震波,利用能力需求比法,以位移延性比为损伤指标,研究不同变墩高形式下桥墩与支座的地震易损性。结果表明:当小半径曲线梁桥采用3种墩高变化形式时,以弯曲受力为主的中、高墩在地震作用下发生完全破坏概率较低,以弯剪或剪切受力为主的矮墩在强震作用下发生完全破坏概率较大,变墩高曲线梁桥可以适当提高矮墩的抗震能力;凹岛型墩高变化形式会增加矮墩的损伤概率,在抗震设计中应避免选择该墩高变化形式或尽可能优化墩梁连接方式;墩高变化形式对于支座的易损性影响小于对桥墩的影响。

有轨电车小半径曲线梁桥减隔震措施对比研究

为适应交通路网发展需求,小半径曲线桥被广泛应用,其中有轨电车小半径曲线桥占据较高的比重。为确保地震区有轨电车的抗震安全,常采用减隔震装置以减小地震响应。然而,不同装置类型和布置方式对减隔震效果存在较大差异,因此有必要深入研究优化策略。本文以某典型有轨电车小半径曲线桥为工程背景,基于多个单一减震装置有机组合,依据边墩控制位移、中墩降低内力的组合减震理念,提出了一种新型的组合减隔震装置,并选择适宜参数的摩擦摆支座(FPS)、铅芯橡胶支座(LRB)和液体黏滞阻尼器(FVD)三种减隔震装置,通过动力非线性时程分析,探究了各装置关键参数对于曲线桥减震效果的影响,并对采用不同减隔震装置的有轨电车小半径曲线桥地震响应进行对比分析。研究发现:本文提出的组合减隔震方案能够明显弥补单一减隔震装置的不足,达到更好的减隔震效果,值得在同类桥梁中推广应用;FPS与LRB对墩底内力控制效果较好,但会在一定程度上放大结构的墩梁相对位移;FVD对墩梁相对位移的控制效果更好,但对墩底内力的控制效果比其他两种减隔震装置差。

轴箱内置地铁车辆在小半径曲线上的运行稳定性研究

轨道车辆技术的发展对转向架轻量化提出了更高的要求,采用轴箱内置转向架技术实现轻量化将是我国未来轨道车辆发展的重要手段之一。为了提升轴箱内置地铁车辆在曲线轨道上的运行稳定性,针对地铁小半径曲线多、曲线过渡段短的特点,建立了采用内置轴箱的地铁车辆曲线轨道通过动力学模型;针对不同轴箱布置方式,对比分析了地铁车辆在曲线运行时的特性,并探讨了一系纵向刚度对轴箱内置地铁车辆运行稳定性的影响;进一步解决轴箱内置地铁车辆的曲线通过性和运行稳定性的矛盾,指出了安装抗蛇行减振器的必要性。研究结果表明:与轴箱外置地铁车辆相比,轴箱内置地铁车辆在曲线轨道上具有较好的曲线通过能力,但运行稳定性较差;安装抗蛇行减振器并选取适当的一系纵向刚度,能够解决轴箱内置地铁车辆在曲线通过时容易失稳的问题。论文工作对于发展轴箱内置转向架技术、实现转向架轻量化具有重要的参考价值。

小半径公路隧道视线诱导设施优化实验研究

文中建立五种视线诱导场景,选取37名被试进行驾驶模拟实验,分析车辆开始减速位置和弯道段横向偏移.结果表明:相较于改善前,反光环方案和线形诱导标组合方案均有明显改善效果;反光环方案中5.4%的被试会出现异常驾驶行为,增设线形诱导标后没有出现异常驾驶行为;增设4 m线形诱导标可以使被试在弯道段的车道保持能力进一步提高12.5%,增设6 m线形诱导标可以让被试开始减速位置进一步提前14.5%.

小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型简化研究

为更简便地建立小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型,降低计算成本并保证计算精度的可靠性,本文比较分析不同简化程度的模型。首先,依据已有桥上无缝线路模型的形式,通过不同程度简化桥梁上部结构,由简到繁确立了单刚臂模型、多刚臂模型、准梁格模型、平面壳模型、空间壳模型、实体模型共6种模型,并通过扣件横向和纵向阻力试验取得了模型的关键参数;其次,以曲线半径为200 m的(40+50+50+40) m连续梁桥为实例,计算了桥上无缝线路在伸缩、挠曲、制动和断轨等其他组合工况下的结果;最后,以实体模型的计算结果为基准,将前5种模型的计算结果与实体模型的进行对比,通过欧几里得距离量化分析了各模型的计算精度。研究结果表明:综合考虑模型复杂程度和计算精度,多刚臂模型和准梁格模型相比于空间壳模型性价比更高,梁格法在桥梁工程中被大量用于异形桥梁计算,且支座分布以及边界条件更符合实际情况。因此,推荐在进行小半径曲线梁桥的无缝线路计算时采用准梁格模型。

小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路研究

为研究小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路的力学特性,根据梁轨纵向和横向相互作用原理,采用有限元法建立三维曲线简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路模型,详细分析了钢轨温度、曲线半径、高分子材料纵向阻力和横向刚度对钢轨和桥梁纵、横向受力和变形的影响规律。结果表明:(1)钢轨温度的增加会显著加剧伸缩工况中梁轨横向相互作用,故在进行小半径曲线桥上无缝线路设计时,需要考虑钢轨温度对桥墩横向受力的影响;(2)随着曲线半径的增加,钢轨伸缩力和梁轨纵向相对位移逐渐增加,梁轨横向相对位移和桥梁墩台横向受力则呈现整体减小的变化趋势;(3)当曲线半径大于300 m时,梁轨纵、横向相互作用与直线模型的计算结果逐渐趋于一致;(4)降低高分子材料纵向阻力可以显著减小桥梁墩台纵向和横向受力,对无缝线路力学特性而言,高分子材料横向刚度不是一个十分敏感的参数;(5)曲线半径对伸缩工况和断轨工况的影响较为显著,而对挠曲工况和制动工况的影响相对较小;(6)采用直线模型的计算结果进行钢轨强度和断缝值检算是偏安全的,但在检算小半径曲线地段桥梁墩台横向受力时需要采用曲线模型。

轮轨润滑对地铁小半径曲线段外轨磨耗影响

[目的]地铁线路小半径曲线段的数量占比高、钢轨磨耗严重,通过润滑改变轮轨接触区的摩擦因数可以有效降低钢轨磨耗,因此有必要对轮轨润滑与钢轨磨耗之间的影响关系进行研究。[方法]介绍了润滑减磨理论;建立侧磨预测模型,将钢轨侧磨量为5 mm作为1个阶段,仿真计算不同侧磨阶段下的外轨磨耗规律;结合润滑减磨仿真计算结果,提出相应的外轨润滑措施。[结果及结论]钢轨上道初期,当钢轨出现侧磨后进行润滑,润滑减磨效果不显著;当钢轨侧磨量达到5~10 mm时,润滑涂敷效果差别显著,可以延缓钢轨磨耗发展时间至少3个月;外轨磨耗后期,钢轨侧磨速度明显加快,润滑涂敷效果差别不显著。建议在钢轨出现侧磨后进行润滑涂敷,当钢轨侧磨量达到5~10 mm时,对钢轨进行重点润滑涂敷。轮轨润滑可以降低钢轨磨耗速率,减缓曲线外轨磨耗发展,延长钢轨使用寿命,降低维修成本。

小半径曲线条件下102车钩连挂特性分析

针对102型挡肩式车钩在小半径曲线上连挂困难的问题,以HXD2机车为研究对象,基于多体动力学建立包含精细车钩的车辆耦合动力学模型,研究车钩开合角对车钩连挂的影响,分析小半径曲线条件下车钩连挂状态,并对车钩结构提出优化措施,以提高小半径曲线车钩连挂稳定性。结果表明:连挂速度、车钩开合角、曲线半径对连挂过程有显著影响,速度越快、车钩开合角越小,曲线半径越小时连挂冲击越大;通过优化车钩结构参数可减小连挂冲动,在速度5 km/h、车钩均为全开位、半径180 m曲线条件下,挡肩块与钩尾框间隙单独增大至3 mm可使最大接触力减小64%,增大至5 mm则连挂出现剧烈晃动;车钩尾部与挡肩块间隙对应车钩自由摆角增大至3.5°可使最大接触力减小59%,增大至6.5°则车钩摆角未饱和,挡肩块不提供回复力矩;二者耦合作用下,车钩尾部与挡肩块间隙在3.4°~3.6°对应挡肩块与钩尾框间隙为2~4 mm匹配效果最好。

小半径曲线节段拼装箱梁设计和施工关键技术研究

为推动小半径曲线节段拼装箱梁在立交匝道桥梁中的应用,对该类桥梁受力特性、合理构造以及梁段制造、架桥机施工、拼装线形控制等关键技术进行研究。分析曲线半径对该类箱梁弯扭耦合和湿接缝受力的影响;研究梁高、腹板厚度和顶、底板厚度对梁剪扭承载力的影响;为适应平面曲线行走和吊装的需求,总结架桥机拼装施工过程中主要采用的转弯过孔、偏位和斜置起吊调整以及尾部喂梁关键技术;分析拼装过程中产生的轴线偏差和横向位移及线形控制措施。结果表明:曲线半径小于250 m的节段拼装箱梁需考虑弯扭耦合作用,曲线半径小于100 m时湿接缝截面的抗扭承载力和剪扭允许应力已不能满足要求;提高截面抗剪扭承载力最有效的构造措施是增加腹板厚度,其次是增加顶、底板厚度;曲线半径越小,小半径节段梁拼装轴线偏差越大、轴线横向位移越大,应根据曲线半径来规定安装精度验收标准、根据成桥轴线横向变形设置横向预拱度。

高速公路互通立交小半径匝道车辆行驶轨迹特征分析

为明确高速公路互通立交小半径匝道的车辆行驶轨迹特征和驾驶模式,使用无人机在四川省2处高速公路互通立交上空进行高空拍摄,利用视频分析方法采集了小半径匝道上汽车行驶的轨迹数据、速度及行驶轨迹坐标等。通过分析行驶轨迹与车道线的占用关系,得到了不同车型轨迹与不同行驶阶段之间的关系,明确了不同小半径匝道下的行驶轨迹偏好,并分析了运行速度对不同类型车辆行驶轨迹的影响。采用三点定位法计算得到轨迹曲率,分析了小半径匝道的曲率特征,确定了轨迹曲率与匝道曲率之间的差异及其轨迹横摆特点。结果表明:匝道行驶的车辆中,小客车在小半径匝道缓和曲线段的轨迹线束宽幅宽于重型汽车,在圆曲线段对车道线的侵占较为明显;将行驶过程中车辆的驾驶偏好分为3类,A型喇叭口外环匝道上外侧压弯的小客车和重型汽车运行速度较高,对角象限双环式匝道上内侧切弯的小客车和正常行驶的重型汽车运行速度较高;小客车和重型货车在2种小半径匝道上的轨迹曲率整体大于道路设计曲率,对角象限双环式匝道上车辆轨迹改变的幅度和频率较高。

温度效应下小半径曲线桥梁轨作用及扣件阻力影响研究

为研究温度效应对小半径曲线桥梁轨相互作用的影响,以某小半径有轨电车曲线桥为背景,建立考虑无缝线路线形的线-桥-墩一体化空间有限元模型并进行验证。分析并对比直线桥与小半径曲线桥梁轨相互作用规律,研究了整体升温工况与局部升温工况下小半径曲线桥钢轨伸缩附加力、桥梁墩顶横向力和纵向力的大小及其分布规律,提出3种扣件布置方案并从减小钢轨伸缩附加力的角度进行对比。研究结果表明:相较于直线桥,整体升温情况下小半径曲线桥上钢轨横向位移及墩顶横向力均较大;对于小半径曲线桥,整体升温情况下,随着桥梁温度的升高,钢轨的伸缩附加力逐渐增大;采用整体升温工况进行设计检算时,钢轨所受伸缩力及墩顶纵向力与局部升温工况相比结果偏大;相较于铺设常阻力扣件,铺设小阻力扣件可以明显减小钢轨伸缩附加力,但纵向阻力过小容易导致钢轨折断时断缝过大。研究结果可以为有轨电车小半径曲线桥上无缝线路的设计提供理论参考。

轨撑加强的小半径曲线动态轨距分析

为控制小半径曲线动态轨距扩大,一般采用轨撑和轨距拉杆对轨道进行加强,但大机捣固道床时需拆除轨距拉杆,增加了养护维修工作量。为提升小半径曲线大机养护的便利性,研究小半径曲线拆除轨距拉杆只采用轨撑的可行性。建立轨撑和轨距拉杆加强的小半径曲线横向受力计算模型,分析轨撑、轨距拉杆以及两者组合使用对小半径曲线动态轨距保持能力的影响。研究表明:仅采用弹性轨撑即可有效保持小半径曲线动态轨距的稳定,建议在曲线半径R<350 m,每隔1根轨枕安装1对轨撑;350 m≤R<450 m,每隔2根轨枕上安装1对轨撑;450 m≤R<600 m,每隔3根轨枕上安装1对轨撑;R≥600 m和直线根据线路状态可适当安装。

重载铁路小半径曲线段钢轨焊缝不平顺安全管理限值

基于一重载铁路曲线段的线路条件与钢轨焊缝不平顺现场测试数据,通过建立30 t轴重重载货车-轨道耦合动力学模型,分析了重载铁路钢轨焊缝不平顺参数与曲线参数对重载轮轨系统动力响应的影响规律。结合轮轨动力性能安全评价指标,分析了不同类型重载线路钢轨焊缝短波不平顺的安全限值。结果表明:在小半径曲线段,钢轨焊缝不平顺对重载行车安全性威胁更大;轮重减载率和轮轨垂向力响应指标受钢轨焊缝不平顺的影响较大,可作为钢轨焊缝不平顺动力影响研究的敏感指标;曲线段钢轨焊缝不平顺短波波深限值随行车速度增加而减小,随曲线半径减小而略有减小;30 t轴重重载货车以100 km/h运行于半径400 m的曲线线路时,凸形焊缝不平顺的短波波深安全限值为0.2 mm,凹形焊缝不平顺的短波波深安全限值为0.1 mm。

小半径PC曲线梁桥分析和设计要点

结合PC曲线梁桥的力学特征,梳理国内规范曲线梁桥的相关条文,从分析方法、支承体系影响、桥墩高度和支座刚度、恒载扭矩、预应力效应、支座横向偏心等方面总结小半径PC曲线梁桥的分析要点,从构造设计、钢束设计、钢筋设计、附属设计等方面总结小半径PC曲线梁桥的设计要点,相关结论可为设计人员提供参考.

小半径曲线叠合钢箱梁预拱度的横向设计

以常泰长江大桥南北公路接线主体工程施工项目CT-CZ2标段为研究对象,主要探讨小半径曲线钢箱梁桥的内外悬臂不等对结构横向稳定性的影响。在对小半径曲线叠合钢箱梁预拱度的横向设计的过程中,需要考虑桥梁的材料强度、几何形状、荷载条件以及地基状况等因素。通过采用适当的结构设计和计算方法,可以确保桥梁在小半径曲线情况下的横向稳定性,为同类工程项目的顺利开展提供一种可行的解决方案。

不同桥墩布置形式下有轨电车小半径曲线桥地震响应研究

为适应现代交通的发展需要,有轨电车小半径曲线桥得到广泛应用。而由于曲线桥的几何非规则性,其地震响应相较其余桥型更为强烈和复杂,如何在设计时尽可能减小曲线桥震害值得深入研究。以某实际工程项目为背景,分别建立不同桥墩墩高布置形式的三维有限元模型,通过非线性动力时程分析,探究了等高型、渐变型、凹岛型以及凸岛型等布置形式下各个桥墩的内力响应与位移响应,并为曲线桥的抗震设计提出建议。通过对比与分析表明:有轨电车小半径曲线桥在抗震设计中应优选等高型布置形式,尽量避开渐变型,且在实际工程中需注意对固定墩采取必要的抗震构造措施。

常德高铁枢纽站小半径变截面曲线匝道桥支架现浇施工技术探究

针对常德高铁枢纽站现浇匝道桥施工项目,结合对小半径、大变截面、高纵坡连续梁及桥下场地受限的特点,提出组合式支架现浇两跨连续匝道梁桥的施工方法,即一跨采用钢管贝雷+盘扣组合支架,另一跨用满堂盘扣支架,解决了斜高支模、场地通行受限的难题。通过此项技术的实施,项目如期完工,行人通行安全无碍,结构内实外美,效果良好,在此对该施工技术进行总结探讨。

小半径曲线大跨度钢箱组合梁施工关键技术

一、成果研究背景目前,我国主导桥型仍是混凝土桥梁,窄幅钢-混组合结构桥梁应用偏少,但是随着城市桥梁的发展,窄幅钢-混组合梁在外观、施工速度及交叉跨线段占有较大优势。窄幅钢-混组合连续箱梁结构是通过剪力连接件将钢梁与混凝土(桥面板)连接起来协同受力的箱梁形式,该箱梁形式充分发挥了钢材和混凝土各自的优点,使两种材料组合后结构的整体工作性能明显优于二者性能的简单叠加,符合国家倡导的“绿色低碳、节能环保和可持续发展”及“工业化”的建设要求,是现代桥梁的一个重要发展方向。