基于主线不停运的城轨支线独立运营改造方案

研究目的:针对大型铁路枢纽接入已运营轨道交通线路引起的既有线改造问题,为满足铁路枢纽与轨道交通连接线(支线)施工期间主线正常运营不受影响,对改造涉及的运营组织与接轨方案进行系统研究,并对土建、轨道、接触网、环网与动照、信号、综合监控与通信系统等的改造及影响进行深入研究,在统筹考虑实施难度、投资与工期的基础上,提出实施风险最小、技术最合理的改造方案。研究结论:(1)既有高架车站与区间改造影响范围较小且相对可控,可以实现主线正常运营情况下新建独立运营支线工程;(2)为最大程度保障主线运营不受影响,在现有技术水平条件下,应尽量避免在运营天窗期进行各类信号光电缆的割接;(3)支线独立运营方案,应尽量采取措施将新建支线与主线相连、轨道相通,以利于车辆检修与维保,并增加运营的灵活性;(4)桥梁浇筑与平移施工临近既有线,实施阶段应进一步完善工艺衔接与交叉施工统筹,增加既有线安全保障;(5)本研究结论可为类似工程提供参考。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

先简支后桥面板连续体系桥面板抗裂性能研究

先简支后桥面板连续体系是一种新型钢混组合结构,在该体系的中支点处设置一定长度的钢梁-混凝土桥面板分离段,可以改善桥面板负弯矩区的受力状态。目前对于该体系桥面板负弯矩区这一薄弱环节的试验研究尚属空白。本研究首先根据实际一座先简支后桥面板连续的钢混组合梁桥,设计制作了两跨1/4比例的缩尺模型,并通过安装、拆除带套筒剪力钉对中支点处的分离段长度进行调节。然后通过在两跨桥面上模拟单轮重轴荷载进行逐点加载试验,研究了分离段长度对桥面板受力状态和抗裂性能的影响。最后对原桥的抗裂性能进行了分析。结果表明,中支点处设置分离段的先简支后桥面板连续体系可显著改善结构的抗裂性能。本研究有助于推广先简支后桥面板连续体系在钢混组合结构中的应用、推动桥梁结构预制装配技术的发展。

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。

济南某复杂综合体结构设计难点研究

济南某复杂综合体项目由两座约90m高塔楼+大底盘商业裙房+低区U形幕墙+高区拱形连桥组成,高区连体建筑采用铅芯橡胶隔震支座与塔楼相连,低区采用两端固定铰支座与塔楼相连,为大底盘多塔复杂连体结构。塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,高区拱形连桥采用钢结构空腹桁架结构体系,低区U形幕墙采用劲性索体系。针对工程特点,着重阐述了大底盘裙房不分缝可行性及低、高区弱连体的合理支座形式,提出了采用两端固定铰U形劲性索的弱连体新形式。结果表明:低区U形幕墙采用两端固定铰连接形式,高区连桥采用铅芯橡胶隔震支座连接形式均能较好地实现弱连接,保证塔楼和连桥的抗震性能。

简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。

整体顶升横移技术在水上桥梁改造工程中的应用

随着国内汽车存有量的爆发式增长,部分桥梁因超设计荷载运营,出现了局部病害,故此需要进行改造。构筑物的顶升平移是一项成熟的工艺,相比于传统吊装拆施工,桥梁顶升横移技术在旧桥改造中具有一定的优越性。通过咸宁市丹桂桥改造工程采用水上桥梁整体顶升横移技术的工程实例,论述施工工艺,可为类似水上桥梁提供可借鉴的经验。

基于BP人工神经网络的简支梁桥结构振动响应预测

针对有限元模型存在工作量大、计算耗时、无法实现结构响应的快速预测等问题,提出了基于BP神经网络算法的简支梁桥结构应力与位移预测模型。以某简支梁桥为工程背景,通过Midas/Civil有限元软件建立三维杆系有限元模型,并在考虑参数不确定性的基础上使用有限元模型得到完善的训练与测试样本数据集,建立了基于人工神经网络的桥梁结构响应预测模型。研究结果表明,构建的人工神经网络预测模型可在满足预测精度的基础上实现结构响应的快速预测,荷载试验实测值与模型预测值的最大误差在12.46%以内,且拟合优度均在0.9以上。该预测模型后期可与桥梁健康监测系统相结合,实现简支梁桥结构响应的实时分析,可应用于简支梁的结构响应评估工作。

铁路桥梁建设期不同预制方案碳排放对比分析

为量化铁路桥梁建设碳排放指标,给铁路桥梁建设进行绿色低碳优化升级,对铁路桥梁建设期不同预制方案产生的碳排放进行研究。通过建立铁路桥梁建设期碳排放计算框架,并结合粤港澳大湾区城际铁路桥梁工程,对节段预制连续刚构桥和整孔预制简支梁桥两种设计方案进行碳排放量计算分析。结果表明:节段预制连续刚构桥方案单位里程建设碳排放量低于整孔预制简支梁桥方案,可降低碳排放量3.96%;建材生产阶段碳排放量占比最高,约95%,运输阶段占比最少,约1%,机械施工阶段占比约4%;整孔预制简支梁方案比节段预制连续刚构方案建材碳排放量高4.37%,运输碳排放量高15.57%,机械碳排放量低4.04%;两种方案的钢材、混凝土碳排放量占建材总碳排放量达94%以上,而整孔预制简支梁方案的混凝土生产碳排放量及运输碳排放量更高,分别比节段预制连续刚构方案高20.27%、19.35%;施工机械主要消耗的能源类型为柴油和电力,占比达99%以上。

先简支后结构连续桥梁施工技术及质量控制

在众多众多新型桥梁工艺技术中,先简支后结构连续桥梁施工技术因其成本低、周期短以及高质高效等特点,使其成为现阶段桥梁工程项目中,应用最为广泛的技术形式之一。因此,结合实际在建设项目对先简支后结构连续桥梁施工技术做出了说明,并进一步研究了先简支后结构连续桥梁施工技术及质量管控措施。

高墩大跨度现浇预应力混凝土箱梁桥施工关键技术

山东某高铁跨河特大桥项目,跨河桥梁工程为3 m×40 m的变截面简支梁桥,独立柱墩支撑高度为16.5 m,属于典型的高墩大跨度工程。为确保该项目现浇预应力混凝土箱梁桥的建造效益,本文聚焦关键施工环节,采用梁柱式支架现浇、后张预应力法进行施工,对梁柱式叠合支架的施工受力进行分析,从叠合支架搭设、钢筋与模板安装、大体积混凝土浇筑、预应力施工和施工测控等方面提出质量控制措施,对现浇预应力梁桥的施工全过程进行了有效控制。工程实践结果表明:梁体实测竖向变形值最大为6.5 m m,梁端最大转角为0.509‰rad,均满足TB 10092—2017《铁路桥涵混凝土结构设计规范》和Q/CR 9603—2015《高速铁路桥涵工程施工技术规程》的要求。该工程还建立了较为完善的施工质量管控体系,促进了高效施工与项目顺利实施,达到了业主要求和项目预期目标,为今后类似工程项目施工提供借鉴与技术参考。

模糊综合评价法在高速公路简支连续梁评估中的应用研究

为评估连续梁的结构性能,提出了基于模糊综合评价法的评估方法,确定了连续梁结构性能的相关指标,得到连续梁结构性能的综合评价值。通过模糊综合评价法,得到简支连续梁的综合评估结果。最后,通过实例分析验证了该方法的可行性和有效性。研究结果表明:模糊综合评价法在高速公路简支连续梁评估中具有较好的应用效果,该方法能够充分考虑各指标间的关系,综合评估连续梁的结构性能,为工程决策提供科学依据。

简支变连续梁桥施工控制技术研究

简支梁变连续梁是目前桥梁施工中较为常用的一种施工技术,该技术可以节省施工时间,保障施工进度,确保施工路面平顺,利于车辆通行。但简支变连续梁施工技术在实施过程中也存在诸多问题,文章研究了简支变连续梁施工控制技术,对简支变连续梁桥施工变量因素进行分析,提出负弯矩区域施工控制及施工线形控制技术等,旨在为工程施工提供一定参考。

简支梁桥拱型桥面连续构造的受力性能

针对国内简支梁桥桥面连续混凝土开裂的现状,建立有限元模型分析桥面连续构造的破坏机理.分析结果表明:造成桥面连续混凝土开裂的主要原因是简支梁的纵向位移、转动及不均匀沉降引起的内力,直接作用于混凝土或通过纵向连接钢筋传递至混凝土,为了改变内力的传递方式,解决桥面连续混凝土的开裂问题,根据拱型结构拱脚受拉使拱顶产生正弯矩的受力特点,提出一种新型的拱型桥面连续装置.为了验证该装置的有效性,制作了拱型桥面连续和传统型桥面连续的模型并进行了设计荷载下的受力试验.试验对比结果及有限元计算表明:拱型桥面连续装置对混凝土的拉力有较好的分散作用,大大减小了桥面连续混凝土的纵桥向拉应力,有效地改善了桥面连续混凝土的开裂损伤.

海文跨海大桥设计关键技术

海文跨海大桥是中国首座跨越地震活动断层的跨海桥梁,主桥为独塔半飘浮体系斜拉桥,跨径布置为(230+230)m,跨断裂带引桥为57~60 m不等跨径的简支钢箱梁。针对项目强震、强风、强腐蚀等复杂建设条件,该桥主梁采用自重轻、抗风性能优、疲劳耐久的STC轻型组合扁平钢箱梁结构;桥塔采用承台无系梁的横向“人”字形塔、环向预应力锚固系统;通过与沉井方案比选,提出桥塔基础采用超大直径4.3 m的钢管复合桩,以解决强震作用下基础的受力与微风化花岗岩地质施工的难题;采用提出的钢-STC钢箱梁简支桥面连续构造、三维可调节的钢垫石支撑技术方案,以解决跨断裂带钢箱梁日常行车舒适性与强震下桥梁易修复的难题。开展钢箱梁简支桥面连续构造理论及荷载足尺模型试验、1∶20主桥振动台模型试验、抗风模型风洞试验等相关研究,验证了结构的可靠性及适应性。

高速铁路32m简支槽形梁桥结构噪声分析

运用车桥耦合动力理论并结合基于间接边界元法的噪声分析方法，对高速铁路32m简支槽形梁桥结构噪声的声辐射特性进行研究。结果表明：简支槽形梁的抗扭刚度小，抗扭性能弱；6．3Hz以下频率的振动噪声主要由梁体的整体振动产生，6．3Hz以上频率的振动噪声主要由梁体构件的局部振动产生，振动噪声受构件的局部振动影响显著，声压级峰值频率为25Hz；横桥向，随着距桥梁中线距离的增大，场点声压级逐渐变小，距离每增大5m声压级平均降低1．2～2．5dB；梁下区域距桥梁中线15m范围内，行车侧声场声压级大于非行车侧，10m处行车侧场点声压级平均大1．87dB，距桥梁中线25m范围以外，行车侧声场声压级小于非行车侧，30m处行车侧场点声压级平均小1．46dB；底板的声压贡献系数要比腹板和翼板大的多，远场声压主要受底板的影响；地面附近的噪声基本由底板产生；应当有针对性的采取措施改善结构的振动噪声性能。

先简支后连续梁桥车辆冲击系数影响因素研究

针对先简支后连续梁桥的结构特点,采用板单元及实体单元模拟连续梁桥,使用9自由度的三维整车模型模拟汽车荷载,考虑桥面不平顺,建立了该类桥梁的车桥耦合振动响应分析模型。结合模态综合技术和Newmark-β数值积分方法进行迭代求解。以某座典型的4跨先简支后连续梁桥为算例,分析了该桥在单车荷载作用下,行车速度、路面等级、车辆自振频率及荷载横向作用位置对冲击系数的影响;并对先简支后连续梁桥和连续梁桥的冲击系数进行了对比分析。研究结果表明:车辆行驶速度与多种因素掺杂在一起共同影响冲击系数;路面不平顺对冲击系数影响显著;基频相同、不同桥型的梁桥冲击系数并不相同,简支转连续能有效减小桥梁的车辆冲击系数。

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。

基于结构响应向量与支持向量机的桥梁损伤识别方法

针对基于结构动静态响应的损伤识别方法研究不够深入、结构动态响应对噪声比较敏感,从而极大影响损伤识别效果的问题,提出一种基于结构响应向量(SRV)与支持向量机(SVM)的损伤识别方法,引入主成分分析(PCA)提高方法的抗噪性,并利用简支梁和实际桥梁模型验证方法的有效性。结果表明,基于结构动静态响应组成SRV的识别效果和计算效率更优,结合PCA可以提高方法的抗噪性,并且能在所需响应信息更精练的基础上对实际桥梁模型进行良好的损伤识别。

高墩大跨简支梁桥的特殊梁轨纵向力及其影响

为探讨主梁收缩与徐变和桥墩梯度温度荷载在高墩大跨简支梁桥中产生的特殊梁轨纵向力，以10跨64m简支梁桥为工程背景，基于有限元法和梁轨相互作用原理，建立了轨道-梁-墩-基础一体化计算模型，研究收缩与徐变效应、梯度温度模式、墩高等对纵向力的影响规律，并与常规纵向力进行了对比分析．研究结果表明：主梁收缩与徐变引起的梁轨纵向力由纵向缩短效应控制，与竖向挠曲效应关系较小，且该项纵向力大于伸缩力或挠曲力，使得桥台产生较大的水平力；指数分布和线性分布梯度温度模式计算得到的纵向力分别约为制动工况下的20％-30％和50％-100％，指数分布梯度温度模式相对合理，温度曲线参数对纵向力的影响有限，建议尽快制定合理、统一的桥墩梯度温度荷载．