孟加拉38 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值研究

研究目的:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为“一带一路”重点工程项目之一,在高架桥上铺设跨区间无砟轨道无缝线路,且高架桥主要采用38 m混凝土简支箱梁。为指导孟加拉38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计,建立轨道-桥梁-墩台一体化仿真分析模型,研究桥墩纵向水平刚度对无缝线路力学性能的影响规律,基于钢轨强度、梁轨相对位移和钢轨断缝限值,提出满足38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路铺设的桥墩纵向水平刚度限值。研究结论:(1)钢轨伸缩力和挠曲力随桥墩纵向水平刚度的增大而增大,钢轨制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均随桥墩纵向水平刚度的增大而减小;(2)采用UIC规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受梁轨相对位移控制;(3)采用中国规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受钢轨强度、梁轨相对位移、钢轨温度变化幅度和机车牵引类型共同控制;(4)采用UIC规范时的桥墩纵向水平刚度限值小于中国规范的规定值,综合考虑钢轨强度、梁轨相对位移、机车牵引类型的影响,钢轨温度变化幅度分别为50℃、40℃和30℃,采用UIC规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取200 kN/cm;采用中国规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取550、250和250 kN/cm;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计提供参考和借鉴。

连续刚构桥合龙顶推力的计算与优化研究——以S248天华大桥主桥为例

在混凝土收缩徐变作用下,连续刚构桥墩顶部会向跨中的顺桥向产生水平位移并在桥墩内引起附加弯矩,水平位移过大会降低桥墩稳定性,对结构受力不利。为减小这种水平位移,对连续刚构桥中跨合龙前施加水平顶推力,使墩顶预偏,从而减小桥梁运营阶段桥墩纵向位移对桥梁产生的不利影响。以S248天华大桥主桥为例,建立有限元模型,分析计算由钢束、混凝土收缩徐变、温度等因素产生的墩顶位移,以此来计算确定中跨合龙前顶推力理论值的大小,并分析施加顶推力对成桥阶段桥墩内力的影响。施工时结合具体的合龙温度,对顶推力进行修正,为该桥合龙顶推施工提供依据,并为同类桥型结构的合龙顶推设计提供参考。

连续刚构桥合龙顶推力计算方法研究

为研究合龙顶推对大跨径连续刚构桥力学性能与位移的影响,以湖南省湘西州一座大跨径连续刚构桥工程为背景,以顶推力系数为待求变量,以墩底截面应力为约束条件,以墩顶水平位移平方和最小化为目标,确定该连续刚构桥的合龙顶推力。采用Midas Civil有限元软件分别建立在无顶推合龙与顶推合龙两种方案下的连续刚构桥的数值模型,分析和对比分别采用这两种合龙方案,在恒载作用下10 a后该桥主梁应力、竖向位移、墩顶水平位移、墩底应力的变化。本研究还分析了合龙温差对该桥墩顶水平位移的影响,并分析和推导了顶推力与合龙温差的关系。研究结果表明:顶推合龙方案能有效地改善桥梁因混凝土收缩徐变引起的跨中下挠,减小墩顶处的纵桥向水平偏位,改善墩底处的应力状态,且其对主梁应力影响较小。

重载铁路简支梁桥墩纵向水平刚度限值

研究目的:桥墩纵向水平刚度是桥梁结构及桥上无缝线路设计的核心参数,本文基于梁轨相互作用原理和重载铁路线路特点,建立线-桥-墩一体化计算模型,分析简支梁桥墩纵向水平刚度对梁轨相互作用的影响,在综合考虑轨温变化幅度、线路设计速度、钢轨类型、线路坡度等因素下,确定重载铁路常用跨度简支梁桥墩纵向水平刚度限值。研究结论:(1)当重载铁路采用60 kg/m钢轨时,制动工况下的梁轨相对位移及钢轨强度均为桥墩纵向水平刚度控制指标;当采用75 kg/m钢轨时,控制指标仅为制动工况下的梁轨相对位移;(2)对于30 t轴重平坡单线铁路,12 m、16 m、20 m、24 m、32 m、40 m和48 m跨度简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别为190 kN/cm、240 kN/cm、290 kN/cm、340 kN/cm、490 kN/cm、650 kN/cm和810 kN/cm;(3)线路坡度会影响桥墩纵向水平刚度限值,坡度为15‰的线路对应桥墩刚度限值约为平坡线路对应值的1.10~1.25倍;(4)本文提出的重载铁路常用跨度简支梁桥墩纵向水平刚度限值可为桥墩加固及养护提供参考。

合龙温度对矮墩连续刚构桥结构性能影响分析

本文以某矮墩连续刚构桥梁为工程背景,考虑到施工阶段对该桥梁结构性能的影响,建立三维有限元模型。通过分析不同合龙温度下的主梁线形、主梁应力、桥墩纵向水平位移的变化,得到其在不同合龙温度下的变化规律。结果表明:不同合龙温度对主梁上、下翼缘的应力影响较小,但对主梁线形、桥墩纵向水平位移影响较大。随着温度的不断升高,主梁竖向位移和桥墩纵向水平位移在不断增大,所需顶推力也在不断增加。该研究成果可为同类桥梁合龙温度的选取提供一定的理论参考价值。

考虑活动支座摩阻力的山区铁路连续梁桥墩纵向水平刚度限值研究

针对山区客货共线铁路连续梁桥墩工程造价高的问题,对山区客货共线铁路连续梁的桥墩纵向水平刚度合理取值进行研究.基于梁轨相互作用原理,建立考虑活动支座摩阻力的钢轨-桥梁-墩台一体化计算模型,研究活动支座摩阻力及桥墩纵向水平刚度对连续梁桥上无缝线路纵向力和变形的影响规律,提出考虑活动支座摩阻力的常用跨度连续梁桥墩纵向水平刚度限值.研究结果表明:活动支座摩阻力增强了连续梁与无缝线路的纵向约束,随着活动支座摩阻系数的增大,钢轨伸缩力、钢轨制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均减小;随着桥墩纵向水平刚度增大,钢轨伸缩力增大,钢轨制动力、梁轨相对位移及钢轨断缝值降低;不考虑活动支座摩阻力时,(32+48+32)m、(40+64+40)m和(48+80+48)m连续梁的桥墩纵向水平刚度限值分别为620、1020和1440 kN/(cm·双线);活动支座摩阻力可降低桥墩纵向水平刚度限值,不考虑桥梁活动支座摩阻力的连续梁桥墩纵向水平刚度限值是考虑活动支座摩阻力的桥墩纵向水平刚度限值的1.1~1.7倍,建议客货共线铁路连续梁桥上无缝线路及桥墩设计中应考虑活动支座摩阻力的影响.

考虑支座摩阻效应柔性墩纵向水平力优化设计

为研究支座摩阻效应对柔性墩台纵向水平力的影响,基于墩顶抗推刚度集成法,提出了考虑支座摩阻效应墩顶纵向水平分配力的二次分配理论框架。基于某一简支梁桥,采用理论方法进行摩阻系数在0,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06下的墩顶水平力分析,并获取最优摩阻系数取值。结果表明:墩顶纵向水平力的分配与支座摩阻系数有关,不考虑支座摩阻力会使得墩顶水平力离散性较大,各墩顶水平力差异化明显。在计算汽车制动力对墩顶纵向水平分力影响时,支座的摩阻效应不可忽略。通过对某一实际简支梁桥计算分析,采用摩阻系数为0.03的支座可使得墩顶在纵向水平力分配更为合理。

三跨连续梁固定墩纵向水平力简化计算方法

三跨连续梁固定支座所在桥墩(简称固定墩)在温度变位、混凝土收缩徐变、汽车制动力等作用下,承受的纵向水平力计算较为复杂,常规的按照桥墩刚度分配进行计算的精确算法在遇到规模大、变化多的工程项目时,会变得费时费力。现通过对影响固定墩纵向水平力的各项参数进行分析,提出了一种简化算法,并进一步与精确算法进行比较。结果表明,两种算法结果基本接近,故本简化算法可用于实际工程中的初步设计和施工图设计阶段。

桥墩纵向水平刚度对简支梁桥桥上无缝线路的影响分析

桥墩纵向水平线刚度是桥梁和无缝线路设计的关键技术参数,桥上无缝线路的纵向附加力、梁轨相对位移和钢轨断缝值在很大程度上取决于桥墩纵向水平刚度。基于有限元方法和梁轨相互作用原理,以铁路常见的简支梁桥为研究对象,建立线-桥-墩一体化桥上无缝线路计算模型,研究桥墩纵向水平刚度对钢轨伸缩力、挠曲力、制动力和钢轨断缝值的影响规律。结果表明:随着桥梁墩台纵向水平刚度的增大,钢轨伸缩力和挠曲力均增大,而制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均减小;桥上无缝线路检算钢轨伸缩力和挠曲力时,桥墩纵向水平刚度为刚性时偏于安全;检算制动力和钢轨断缝值时,桥墩纵向水平刚度取值越小越偏于安全。

连续刚构桥高温合拢顶推力的计算方法研究

连续刚构桥实际合拢温度高于设计合拢温度时,合拢温差将使墩顶产生水平位移,导致结构产生温度附加内力,可通过施加水平顶推力来消除合拢温差的不利影响.提出了两种关于顶推力的计算方法:1)消除墩顶水平位移法;2)消除主梁拉力法.以龙潭河特大桥为工程实例,按上述两种方法分别计算了高温合拢时的水平顶推力,通过分析比较,两者的计算结果基本一致.表明两种计算方法均可行,并且消除主梁拉力法更为简单快捷.

连续梁桥上单元板式无砟轨道纵向变形的控制

研究目的:大跨度桥上铺设单元板式无砟轨道所诱发的梁轨相互作用问题较之普通桥上无缝线路更为复杂,其纵向变形控制在既有规范和工程实践应用中存在不足。本文采用有限元方法建立线-板-桥-墩一体化计算模型,研究连续梁桥墩纵向水平刚度对单元板式无砟轨道无缝线路各部件受力及变形的影响,并提出无砟轨道纵向变形控制指标,为桥上铺设单元板式无砟轨道无缝线路提供理论依据。研究结论:(1)桥梁伸缩荷载下,通过铺设小阻力扣件可显著降低凸台周围树脂变形;列车制动荷载下,铺设小阻力扣件并不能有效降低树脂变形;(2)在伸缩荷载或断轨作用下,增大桥墩刚度并不能降低树脂变形量,但对于制动荷载,增大桥墩刚度可以显著降低树脂变形量,为确保树脂层变形低于3 mm,树脂层刚度最小值为70 kN/mm;(3)对于(60+100+60)m连续梁,铺设常阻力扣件时,轨温变化幅度高于40℃时需要铺设钢轨伸缩调节器,轨温变化幅度为30℃时满足无砟轨道强度和纵向变形要求的桥墩刚度限值为1 800 kN/cm;(4)该研究结论可为桥上无砟轨道设计提供一定的理论依据。

采用小阻力扣件的单线连续梁桥墩纵向刚度限值研究

基于梁轨相互作用原理,建立桥上无缝线路线桥墩一体化模型,研究主桥铺设小阻力扣件下单线连续梁桥墩纵向水平刚度的限值。研究结果表明:在主桥铺设小阻力扣件下,钢轨伸缩附加应力最大值与连续梁温度跨度及桥墩刚度近似呈线性关系;轨道结构稳定性和钢轨断缝对桥墩刚度限值均不起控制作用,桥墩刚度限值仅由钢轨强度控制;连续梁温度跨度较大时,桥墩刚度限值与温度跨度近似呈线性关系,对于温度跨度为240 m的连续梁,轨温变化幅度为50℃、40℃和30℃时,连续梁固定支座处桥墩刚度限值分别为1 282、522、226 k N/(cm·线)。

城市轨道交通高架桥墩纵向刚度设计合理值探讨

根据城市轨道交通的特点制定合理墩台纵向刚度限值标准以提高轨道交通建设设计质量,减少不必要的工程投资是一项十分重要的工作。介绍了城轨高架桥墩纵向刚度设计限值依据和存在的问题。从高速铁路与城市轨道交通两者之间列车设计荷载的差别,分析了城市轨道交通高架线路桥墩纵向刚度放松最小设计限值的可行性。对上海轨道交通3号线既有墩台纵向刚度实际状况做了调研,验证了理论分析的合理性。南京、武汉等城市高架线路和上海轨道交通11号线南段工程的研究结果均表明,现行规范中桥墩纵向刚度限值存在很大的下调空间。

根据墩台抗推刚度分配梁式桥的水平力

在水平荷载作用下,梁式桥的合理计算在工程中具有较大的意义。本文揭示各墩台所分摊的水平力与组合墩台①抗推刚度大小成正比。这个计算方法概念清楚、计算简单,便于实践中应用。

连续刚构桥上无缝线路计算模型及方法的简化

为简化连续刚构桥上无缝线路计算模型以及确定正确的简化计算方法,基于原有连续刚构桥上无缝线路计算模型、刚构桥受力特点及梁轨相互作用原理提出新的计算模型。以实际连续刚构桥为例,采用原有计算模型及本文提出的模型分别计算伸缩、制动、断轨及挠曲工况。研究结果表明:在伸缩及断轨工况下,可采用本文提出的简化模型进行计算;对于制动工况,当中支点截面与固结桥墩截面抗弯刚度比值大于4时,采用本文提出的简化模型计算的梁轨相对位移误差可控制在0.2 mm范围内;对伸缩、断轨及制动工况计算可以将变截面刚构桥简化为等截面桥进行简化计算,并且计算结果满足工程需要;对于挠曲工况,由于简化模型未考虑桥墩的偏转因此有较大的误差,因此挠曲工况计算必须采用可以考虑变截面梁及桥墩的整体模型进行计算。

南京地铁1号线高架桥无缝线路纵向力的研究

根据南京地铁1号线高架结构梁轨设计的需要,进行桥梁与轨道相互作用的专题研究,提出优化的线路设计参数和连续梁无缝线路纵向力的计算方法,以及桥墩水平线刚度的取值,使高架桥结构的梁轨结构设计更加匹配、协调和经济合理,实现总体优化。

连续刚构桥纵向顶推刚度计算模式比较研究

连续刚构桥施加跨中合龙顶推力后,墩顶水平位移实测值和理论计算值往往相差很大。比较了群桩基础不同计算模式,并结合实桥施工数据,对合龙顶推力作用下的墩顶水平位移进行了计算分析。研究表明,以双柱刚架模式来模拟群桩基础,从而计算连续刚构桥的纵向抗推刚度,理论计算与实际位移最接近。

连续刚构桥高温合拢顶推力的分析与试验研究

连续刚构桥实际合拢温度高于设计合拢温度时,合拢温差将使墩顶产生水平位移,导致结构产生温度附加内力,可通过施加水平顶推力来消除合拢温差的不利影响。以龙潭河特大桥为工程实例,采用消除墩顶水平位移法来计算水平顶推力,且实测数据与理论计算结果基本一致。表明分析方法是可行的。

V型墩连续刚构桥受力特性分析

V型墩连续刚构桥是一种优美的桥型,被广泛用于景观要求较高的地区。作为一种多次超静定结构,其纵向刚度较大,故对整体升降温等作用引起的水平力较敏感,容易产生拉应力过大甚至出现裂缝等问题。从结构设计角度,分析影响V型墩连续刚构桥纵向刚度的因素,有针对性的探索优化设计措施。

客货共线32m简支梁桥上无缝线路纵向力研究

为研究客货共线铁路32 m简支梁桥上梁轨相互作用规律,建立线-桥-墩计算模型,分析桥梁跨数、线路纵向阻力、桥墩纵向水平刚度和列车荷载图式类型对桥上无缝线路的影响。结果表明:随着桥梁跨数增加,桥上无缝线路纵向力增大,达到10跨时趋于稳定;随着线路纵向阻力增大,桥上无缝线路纵向力增大,梁轨相对位移减小;随着桥墩纵向水平刚度增大,伸缩力、挠曲力增大,制动力和梁轨相对位移减小;挠曲力和制动力随列车荷载图式竖向荷载增大而增大。建议桥上无缝线路检算选取10跨简支梁;有砟轨道轨枕选型应综合考虑桥上无缝线路受力和变形;铺设Ⅲ型混凝土轨枕时简支梁桥的桥墩纵向水平刚度(双线)不小于350 kN/cm;客货共线铁路货运量达到重载铁路等级时应增大桥墩纵向水平刚度。