铁路快速建造式框架墩设计技术研究

新建铁路常采用框架墩跨越运营铁路,现有框架墩特别是立柱施工对运营铁路影响较大,如何快速高效地完成施工、减少对运营铁路的影响值得研究。以铁路快速建造式框架墩为研究对象,通过理论分析、有限元计算、方案对比和工程应用验证等方法,开展结构形式、连接形式、设计计算和施工方法等研究。主要研究成果如下:(1)快速建造式框架墩横梁采用钢结构,立柱采用混凝土立柱、钢混组合立柱、钢立柱及钢混混合立柱,采用全装配化施工,可适应不同横梁跨度、高度的框架墩快速建造需要;(2)提出快速建造式框架墩横梁与立柱间、立柱与基础间等新型形式,可实现现场快速化拼装;(3)通过计算分析,快速建造式框架墩的强度、刚度、疲劳、连接性能等均满足受力要求;(4)研究成果在工程上成功实施,实现了减少施工对运营铁路影响、降低行车安全风险的目标,具有较好的推广价值。

悬臂施工的连续箱梁桥框架墩横梁监控技术的研究

大跨径框架墩连续箱梁桥施工过程中可能存在不平衡荷载使框架墩横梁受扭,为了消除框架墩的受扭一般采用配重方式进行施工监控。以广佛肇高速公路上的一座主墩采用墩梁固结的框架墩大跨径连续箱梁桥为工程背景,采用结构力学方法推导出框架墩横梁端部截面倾斜角随不平衡弯矩变化的理论计算式和框架墩立柱水平变位与不平衡弯矩关系的计算公式,同时给出了与水箱配重相关的计算公式,并提出了对框架墩横梁监控的两种监控方法。理论计算公式通过在实际工程的应用,对比了该桥梁的框架墩横梁施工监控中采用有限元数值分析计算获得的数值拟合公式,两者公式中的常系数基本相等,验证了提出的框架墩横梁受扭监控计算理论公式的正确性。并对采用监测横断端部倾斜角的监控方法与采用监测立柱水平变位的监控方法进行了对比分析。研究成果可为同类工程的施工监控提供帮助。

铁路全钢结构框架墩设计与施工关键技术

针对传统钢横梁-混凝土立柱框架墩邻近营业线时,混凝土立柱施工周期长、钢横梁吊装难度大的问题,提出钢横梁-钢立柱全钢结构框架墩方案。以宣绩高铁跨越既有皖赣铁路工程为背景,对全钢结构框架墩进行设计及应用研究。全钢结构框架墩立柱与横梁均为钢结构,提升了结构整体性;采用轻量化设计降低吊装难度和工程投资;通过柱底混合连接构造连接框架墩钢立柱和混凝土基础,提高了安装精度和连接可靠性。对结构稳定、局部承压、疲劳强度、刚度变形等各项指标进行验算,结果表明均满足规范要求。全钢结构框架墩采用旁位拼装、整体吊装、柱底对位连接的施工方案,施工阶段采用吊装变形控制和对位引导等施工关键技术,有效提高了施工工效和安装精度。对比传统钢横梁混凝土立柱框架墩,全钢结构框架墩工程投资相当,但减小了对既有铁路运营的干扰,施工难度和施工风险均大幅降低。

预应力摇摆双层桥梁框架墩结构体系地震反应分析

为了提升双层桥梁结构震后功能的可恢复性,本文提出一种预应力摇摆双层桥梁框架墩结构体系。采用拉格朗日方程和动量矩守恒定理建立该类摇摆双层桥梁框架墩的动力反应分析模型,进行了结构地震反应的分析,给出了预应力束参数对体系地震反应的影响,并对Ricker小波作用下结构的抗倒塌能力进行了分析。研究结果表明:采用实际工程尺寸的预应力摇摆双层桥梁框架墩在E2地震作用下的残余位移小,结构基本无塑性损伤;增大初始预应力参数ρ_(t0)可以减小上层墩柱的位移反应,但下层墩柱的反应呈现一定程度的增大;在一定频率范围内预应力设计参数的增大可以提升结构的抗倒塌能力,但在另外一些频率范围内则存在负效果。

框架墩结构形式的分析与应用

以某在建公路三柱框架墩作为分析对象,通过采取仿真三维有限元模型对桥墩盖梁在施工过程及后期桥梁运营阶段使用过程的受力进行分析,通过分析结果可以进一步优化盖梁与立柱的连接形式,使框架墩盖梁和墩身更好地满足受力需求,可为同类工程提供参考。

混凝土框架墩结构设计影响因素研究及对比评价

依托某高速铁路跨越漯舞铁路工程,对控制框架墩结构设计指标的多项影响因素进行系统分析,并对混凝土实心横梁和空心横梁结构设计的合理性、经济性及安全性进行对比评价。研究表明,框架墩结构对基础刚度、温度及沉降的影响较为敏感,除横梁跨中弯矩随基础刚度的增加而变小外,各截面内力均随各项影响因素指标的增大而大幅增加;在基础刚度、整体降温、基础沉降等对框架墩自身结构影响较大的因素作用下,两种横梁受力性能相当;从受力特性来说,两种横梁的刚度、强度设计指标相当,结构设计均较为合理;从经济性角度出发,空心横梁主要工程费用低4.3%,相对于实心横梁更经济;从安全性角度考虑,空心横梁能够有效避免现浇施工对既有运营铁路的影响,施工风险性更低。

新建高速铁路上跨营业线装配式框架墩设计与施工关键技术

新建潍烟高速铁路龙口特大桥以装配式框架墩跨既有龙烟铁路。每个框架墩由2个混凝土墩柱和1个钢横梁组成,墩柱为矩形截面,采用C40混凝土,基础为矩形承台+钻孔桩基础;钢横梁为单箱单室箱形截面。墩柱与承台结合段设置钢锚板,在承台内预埋螺栓与钢锚板进行锚固;在墩柱顶部预埋连接钢板、螺栓,墩柱的主筋穿过钢横梁底板预留孔一定长度。墩柱预制前先焊接外包钢板、加劲肋、剪力钉并在制墩台座处完成安装,墩柱模板安装及钢筋绑扎验收合格后浇筑混凝土;按设计完成预埋件定位施工;采用650 t履带吊在天窗点内吊装预制墩柱,后浇C50补偿收缩混凝土实现墩柱与承台的连接;钢横梁在工厂整体加工,运至现场采用650 t履带吊在天窗点内吊装,后浇C50混凝土实现墩柱与钢横梁的连接。

框架墩预应力混凝土盖梁力学性能研究

为了研究框架墩预应力混凝土盖梁力学性能,建立了不同类型的盖梁有限元模型,计算了不同约束形式下的盖梁内力,同时,结合目前施工过程中常见的预应力张拉工艺,计算了不同张拉工艺情况下各类盖梁的施工期应力。研究表明,基础约束形式对双柱式盖梁墩顶位置负弯矩影响较小,对跨中正(负)弯矩影响较大;基础约束形式对四、六柱式框架盖梁边墩墩顶负弯矩影响较小,对中墩墩顶位置负弯矩、跨中正(负)弯矩影响较大,且内力变化均随着墩柱的增多而增大。预应力钢束两次与三次张拉情况下,结构最大、最小应力变化幅度较小,且应力均处于规范允许范围内。建议盖梁结构计算时,考虑桩土效应。考虑到张拉工艺、工期等因素,多柱式框架盖梁应尽量采用预应力钢束两次张拉工艺。

高铁上跨既有铁路框架墩转体施工技术与应用

随着我国铁路路网密度的增加,新建线路上跨既有铁路难以避免,尤其在跨越既有高速铁路或繁忙干线时,对设计方案提出了更高的要求。目前,新建线路多采用大跨结构转体或框架墩钢横梁吊装上跨既有铁路,存在大跨度桥梁结构复杂、工程造价高、框架墩钢横梁吊装风险突出等问题。为此,以新建梅龙高铁九漳特大桥为工程依托,采用理论和数值分析方法研究了框架墩配重平衡转体施工技术和跨度适用范围,提出框架墩转体施工方案和合龙连接技术,并进行了工程应用。研究表明,框架墩转体总质量约1000 t,上跨既有铁路的安全性能高,工程造价低;跨度不大于30 m的框架墩在转体悬臂状态下的应力和变形量均较小,容易满足施工要求。研究结果表明,框架墩转体施工技术可为新建线路上跨既有铁路,尤其是以小角度上跨既有高铁和繁忙干线提供了一种安全、合理、经济的技术方案。

框架墩-连续箱梁桥0号块墩横梁施工过程受扭分析

本文以广佛肇高速公路朝阳立交主线桥第七联框架墩-连续箱梁桥为工程背景,采用有限元软件Midas/FEA建立全桥精细化有限元模型对朝阳立交主线桥第七联框架墩-连续箱梁桥0号块墩横梁(简称框架墩横梁)悬臂施工过程中的受扭进行分析,得出的结论如下:(1)通过分析框架墩横梁在施工阶段可能出现的各种不同受力工况,确定出可能出现的最大不平衡弯矩。采用Midas/FEA验算发现墩横梁抗扭存在不满足设计规范的问题。(2)为了消除墩横梁的不平衡弯矩作用,提出了采用水箱配重进行平衡的措施,并通过Midas/FEA的计算确定出不平衡弯矩与墩横梁倾角的关系,同时还推导水箱配重与墩横梁倾角的关系,为施工监控提供一种可行的监测方法。

南中高速框架墩盖梁装配式支架设计与技术研究

支架体系结构的安全稳定性能是影响框架墩盖梁施工安全的关键因素,运用Midas/Civil软件建立有限元模型,分析支架体系中分配梁、贝雷梁、钢管立柱等结构受力状态,得到各自的内力云图,结果表明采用钢管立柱+421型贝雷片形成的盖梁支架体系结构安全稳定,受力均满足规范及施工要求。通过实际工程的成功应用,进一步证明了该支架体系的成熟可靠性和推广应用价值。

城轨铁路桥框架墩横梁施工关键技术

本文结合广东省广州至清远城际轨道交通北延线燕湖新城西特大桥工程,对其门式框架墩横梁施工关键技术作详细分析探讨,主体内容包括满堂支架布设、支架受力验算、支架预压、模板制作安装、钢筋、混凝土及预应力钢束施工等。经工程实践的充分验证,本次工程所运用的相关施工关键技术合理、完整、可靠,可为同类型工程的顺利开展提供借鉴参考意义。

芜湖长江三桥铁路框架墩拱形墩帽施工关键技术

芜湖长江三桥主桥边墩、辅助墩采用“n”形柱式框架墩,两岸引桥合建铁路墩采用“m”形柱式框架墩,柱式框架墩均设有拱形墩帽(分为圆弧拱形和矩形双台阶实心帽2部分),具有数量多、分布范围广、墩高变化大、施工环境复杂等特点。考虑柱式框架墩墩帽底部带圆拱的特点,墩帽现浇采用子母式不落地拱架支撑系统+拱形模板的方案施工,该拱架支撑系统由下部结构(包括靴式牛腿、精轧螺纹钢筋、横桥向分配梁)和上部结构(包括多片母拱桁片、桁片组间联结系,其中单片母拱桁片包括2个子拱和1个受拉弦杆)组成。拱架支撑系统的单元件在工厂预制后现场组拼;拱形模板铺设后,利用该系统分2次浇筑拱形墩帽混凝土(先施工圆弧形拱及两侧墩身,后施工顶面矩形双台阶实心帽);墩帽施工后,利用拆除装置拆除拱架支撑系统和模板。该桥拱形墩帽的现浇施工将支架的成形结构和承重结构合二为一,优化了支撑系统受力模式,具有结构简单、受力明确、材料用量少、安装与拆除便捷、安全风险低等优点。

框架墩式码头结构受力性能有限元分析

针对内河框架墩式码头结构的受力特点,采用有限元法对其受力性能进行计算分析。桩、柱、联系梁、系靠船梁采用等截面梁单元、承台采用六面体实体单元按空间结构建模,按照设计高、中、低水位情况共计算了15种荷载工况组合。经综合分析,从中找出6种控制性荷载工况,并对控制工况下结构变形及各构件单元内力进行分析。研究表明,采用三维有限元法可以计算各种复杂工况下结构的内力及变形,计算结果还表明,高水水流力对框架墩式码头结构稳定性影响十分明显,系靠船梁内力远大于联系梁内力,在框架墩式码头结构设计中应引起足够重视。

大跨度预应力混凝土框架墩受力分析

大跨度预应力混凝土框架墩是常用的桥梁下部结构形式,文章分析了该类结构的受力特性,重点对群桩基础的几种建模方法进行了对比分析。并结合工程实际,总结了考虑群桩基础与框架结构共同工作的计算模型,提出了改善结构受力状态的施工措施,计算方法及施工措施可供类似工程参考。

客运专线连续梁-框架墩体系几个问题的探讨

以某客运专线7-16 m联连续梁-框架墩结构为背景,对连续梁-框架墩体系的结构刚度、空间受力行为、地震响应、温度变形对结构体系的影响、铺设无砟轨道的适应性等关键问题进行研究,为该结构体系用于客运专线采用小跨度梁解决小角度交叉跨越问题提供技术支持。

考虑徐(温)变效应的列车与连续梁-框架墩桥耦合振动分析

为探讨预应力混凝土连续梁-框架墩桥在高速铁路设计与使用中的舒适性与安全性,以某7×16 m七跨等截面连续梁桥为例,将不同徐(温)变形组合曲线叠加到轨道不平顺谱中,并根据弹性系统动力学总势能不变原理及行成矩阵的"对号入座"法则,建立车桥振动方程及分析模型。结果表明,考虑徐(温)变形引起的桥面不平顺的桥梁响应值比未考虑其影响的值较大,而随所采用的桥面组合变形曲线的不同而变化不敏感,车辆响应中的横向加速度和横向Sperling指标接近允许值,必须予以足够重视。

框架墩的计算与应用

近年来随着道路交叉情况的增多,框架墩的使用较为普遍。框架墩与普通桥墩相比在构造与计算上有其特殊性,文中介绍了框架墩的应用情况,并详细分析其构造、受力与配筋特点。

预应力混凝土框架墩设计研究

详细介绍城市轻轨铁路中采用的预应力混凝土框架墩的设计要点和方法

天津西南环线铁路钢横梁框架墩设计

当前,新建铁路临近市区或车站地段,往往铁路密集、纵横交错,新建线路与既有铁路、公路小角度交叉的情况不可避免;加之临近车站时线路纵断面抬高困难,需严格限制上跨线路的结构建筑高度。钢横梁框架墩的建筑高度较低,而横向跨度相对较大,是此类工点较好的解决方案。本文介绍了钢横梁框架墩的结构特点,分析比较了不同的墩顶固结方式,并总结了设计注意事项。