大跨度铁路桥梁变形控制标准研究

为保证大跨度桥梁运行的安全性与旅客乘坐的舒适性,动力性能分析时应考虑风、温度、徐变、沉降等环境变形的影响。确定运营阶段多种荷载组合状态下的变形控制标准时,不能将现行设计规范中单独给定的变形限值直接叠加,而应对这些变形的总量值进行控制。本文按照发生概率、作用时间以及桥梁变形特点,对运营阶段桥梁承受的荷载及各类环境因素进行分组,并采用分级管理的原则对大跨度铁路桥梁在长期运营条件下的变形控制标准进行研究。最后以某大跨度斜拉悬吊桥梁为例,介绍动力性能评估与变形控制标准的工程应用。研究结果表明:对于不同荷载作用下的车辆响应,可分别采用车桥耦合动力分析与中点弦测法;采用中点弦测法对长波不平顺进行管理时,高速铁路与普速铁路的合理控制弦长分别为60、30 m;经过对多个典型路基区段轨道不平顺和车体加速度检测数据统计,并对轨道不平顺采用对应的弦长输出,可得到车体加速度与不平顺弦测输出的相关关系曲线,为动力性能评估提供一种简便的计算方法。研究成果给出不同的荷载组合及车辆响应建议限值,为设计阶段桥梁变形控制提供参考。

城际铁路地下车站公共区域大跨无柱结构设计

在粤港澳大湾区南沙至珠海(中山)城际铁路岐江新城站建设过程中,为满足公共区站台门退台距离和站台层布置需要,优化车站规模和空间视觉效果,需采用无柱设计。目前城际铁路地下结构中采用无柱概念的工程经验不足,而地下三层岐江新城站层板跨度达22.9 m,存在构件受力、断面选型、抗浮等重难点问题。运用数值模拟方法,通过对底板抗拔桩设置和顶板结构形式的受力结果进行比较,对各种工况下的设计方案展开分析,研究表明:底板设双排抗拔桩后,跨中和支座处弯矩分别减小67.5%和69.4%,相较于底板设置双排抗拔桩的方案,弯矩仅增加4.2%,其施工难度和经济性更具有优势;在顶板起拱的断面型式中,顶板跨中弯矩降低63.85%,支座弯矩降低51%,可明显改善结构受力。

基于大跨度桥梁变形的桥上车体振动加速度简化分析方法

在分析桥梁变形与轨道变形的映射关系基础上,从轨道平顺性与车体振动加速度的相关关系出发,确定高速铁路轨道长波不平顺采用60 m中点弦测值评价且有效管理截止波长为200 m,通过实测数据的统计分析建立轨道不平顺60 m中点弦测值与车体振动加速度的关系式,据此提出在荷载组合作用下高速铁路大跨度桥梁上车体振动加速度简化分析方法。分析荷载组合下大跨度桥梁变形引起的车体振动加速度时,对于设计阶段,将荷载组合下的桥梁理论变形曲线经200 m高通滤波后计算60 m中点弦测值;对于建成阶段,将桥上实测轨道不平顺消除轨道自身随机不平顺后的轨道线形作为桥梁变形曲线,再经200 m高通滤波后计算60 m中点弦测值,并代入其与车体振动加速度的关系式,得到桥梁变形引起的车体振动加速度。以某长江大桥为例对该方法进行验证。结果表明:采用该方法和车辆-轨道耦合分析方法得到的大跨度桥梁变形引起的车体振动加速度分别为0.39和0.35 m·s^(-2),基本一致,验证了该方法在大跨度桥梁上的适用性,以及对大跨度桥梁长波不平顺进行200 m高通滤波的必要性与合理性。

地铁浅埋暗挖隧道管棚预支护数值模拟

浅埋暗挖隧道的开挖及支护方式对其周围地层的影响是三维空间问题,文中通过采用拉格朗日有限差分软件数值模拟管棚预支护对地层沉降的影响,对不同施工阶段下的地层位移、地表变形及管棚、初期支护的受力进行分析。结果表明,使用管棚预支护有效减少了地层在施工过程中的变形,将沉降值控制在允许范围。

大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置性能研究

大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置的有效计算范围很短,随机不平顺的影响相对较大,直接的耦合动力计算结果难以反映最不利情况。梁端伸缩装置变形主要表现为中短波不平顺,对行车安全性产生影响。以一座1500 m级超大跨度斜拉-悬吊协作体系公铁两用大桥为例,从轨道平顺状态及车辆动力响应两方面,确定轨道形位评价、车桥动力仿真分析的计算工况和评定标准,并基于此标准对该公铁两用大桥梁端伸缩装置的性能进行评估。研究结果表明:梁端伸缩装置附近区域的轨道平顺状态受到多种外部环境因素的影响且存在共同作用的概率,提出了分级管理的原则,对上述环境因素采用不同的荷载组合及10 m弦、车辆响应控制建议值;温度对大跨度桥梁梁端伸缩装置影响最大;车桥动力分析与10 m弦测值分析结果相匹配,证明了基于轨道形位对梁端伸缩装置性能进行评估的有效性、合理性。

上软下硬地层盾构近距离侧穿立交桥桩基影响分析

文中依托某城际铁路盾构隧道设计,运用数值模拟手段分析研究在上软下硬地层中,盾构隧道近距离侧穿对立交桥桩基的影响,研究结果表明,在盾构施工前使用阀管对桥梁桩基进行预注浆加固措施,对减小桥梁桩基的变形效果显著。研究结果可为上软下硬地层盾构隧道近距离侧穿立交桥桩基的设计工作提供一定参考。

盾构近距离下穿地下通道的数值分析及加固措施

针对天津地铁4号线盾构隧道近距离下穿泰达R3地下通道,引起地下通道不满足设计要求的变形和内力问题,提出采用低成本的中立柱+满堂桩组合形式进行同步加固方案,并采用有限元软件,数值模拟了因盾构施工引起的地下通道变形和内力,为类似工程设计提供了思路。

浅覆土盾构隧道上跨既有地铁隧道的影响分析

某市新建地铁4号线工程隧道上跨既有地铁3号线盾构区间隧道,两者结构竖向最小净距为1.42 m,土体较薄,地质较弱。新建地铁隧道在施工过程中不能影响下方地铁区间隧道结构安全和正常营运,施工难度和风险较大。经过理论分析和模拟计算,通过采用地面压载、控制顶进推力、洞内注浆等措施,尽量减弱两者间的相互影响,从而有效保证了盾构隧道结构的稳定及地铁运营列车的安全。

软弱围岩隧道管棚预支护开挖土压分布模型试验

针对软弱围岩隧道管棚预支护体系的开挖土压分布展开研究,自主设计36组正交模型试验。得到以下结论:(1)试验体系条件下,管棚预支护体系能有效防止覆跨比H/D=1时的坍塌,采用120°布置管棚预支护能减少59.5%(H/D=2)和64.8%(H/D=3)的地表最大沉降值,采用150°布置管棚预支护能减少63.2%(H/D=2)和76.8%(H/D=3)的地表最大沉降值;(2)通过试验数据拟合给出Peck公式沉降槽宽度参数K的建议区间,区间内K值随管棚密布增大,施加120°管棚预支护的K值平均增大约0.13,施加150°管棚预支护的K值平均增大约0.19;(3)伴随隧道开挖及加载中的围岩破坏过程,受管棚系统支护力P_管作用的围岩在破坏试验中承受的极限荷载值提高约1倍,破坏形式由拱顶坍塌转变为侧壁挤扩。