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。

三水河特大桥桥墩温度场及温度效应研究

为研究温度效应对连续刚构桥空心薄壁墩受力行为的影响,以(98+5×185+98)m变截面预应力混凝土连续刚构桥——三水河特大桥主桥为背景,通过现场温度场测试,研究桥墩垂直温度场和水平温度场的分布规律,并以实测温度场为依据,选取对桥墩刚度影响较大的桥墩高度、顺桥向宽度和壁厚作为关键参数,分析整体均匀温度T和梯度温度ΔT对空心薄壁墩受力的影响。结果表明:实测桥墩垂直温度场随着墩高的变化分布差异较小,水平温度场受日光照射影响较大,桥墩夏季的梯度温度值约为冬季的2倍。墩高对桥墩温度应力的影响基本呈反比关系,顺桥向宽度对墩底温度应力的影响呈线性增长趋势,壁厚与温度应力呈反比关系。对于长联刚构桥,为减小桥墩的温度效应,建议边主墩高度不宜小于60 m,桥墩顺桥向宽度宜尽量减小,桥墩壁厚宜取80~100 cm。

基于联动迭代及Heaviside函数的铁路桥墩刚度和位移计算方法

为提高铁路简支梁桥墩刚度及墩顶位移计算的准确度及通用性,克服桥墩及桩基设计中无法实时考虑桩-土耦合作用对刚度的影响,提出一种基于联动迭代及利用Heaviside函数的铁路桥墩刚度及位移计算的广义柔度矩阵法。该算法通过将桩基计算“m”法相关参数代入广义柔度矩阵,实现瞬态反馈桩长及地质变化对桥墩刚度的影响;基于力学等效原则推导集中荷载与分布荷载的等效节点力表达式,并通过将各荷载工况边界条件与Heaviside函数等效置换,得到桥墩单元作用任意形式集中荷载或分布荷载的等效节点力通用完备解;将该算法编入设计程序,实现铁路桥梁桩长、刚度、墩顶位移等参数的精准耦合计算。以变截面圆端形空心桥墩共同作用制动力、纵向风力及土压力为算例,计算结果表明,该算法与3种有限元软件计算的墩顶位移最大误差均在0.600%以内,计算精度高。

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。

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.

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)。

双柱式桥墩刚度对桥梁地震响应分析

为研究桥墩刚度对高墩桥梁抗震性能的影响,以带溪高架桥为研究背景,利用midas-civil选波工具选取合适地震波,建立了一致激励地震作用下的连续梁桥,并考虑P-Δ效应和非线性的影响,分析桥墩高度、桥墩截面尺寸及形式对桥梁抗震影响。通过改变墩径(墩径由1.2 m变化至2.4 m)抗震分析表明双柱墩直径对墩顶位移影响效果并不明显,墩径过大会导致桥墩内力较大;对不同墩高(墩高由20 m变化至50 m)地震响应分析表明墩高对墩顶位移起到控制作用,但墩高变化对桥墩所受轴力影响不大;由于P-Δ效应和约束影响,全桥为中间高墩、两边矮墩时具有较小的地震响应;在墩高为30 m情况下,相对于薄壁墩和实体墩,双柱式墩具有较好的抗震性能。

无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度限值研究

研究目的:桥墩纵向刚度合理限值是铁路桥梁设计和轨道设计的关键参数,本文考虑桥上板式无砟轨道多层结构间的非线性相互作用关系,建立简支梁桥-无砟轨道-无缝线路空间耦合模型,分析桥墩纵向刚度对不同跨度简支梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力学特性的影响,提出不同跨度简支梁桥的桥墩纵向刚度合理限值。研究结论:(1)简支梁跨度L≤64 m时,桥墩纵向刚度的控制指标为梁轨相对位移值;跨度超过64 m后,钢轨强度成为桥墩纵向刚度的控制指标;(2)铺设常阻力扣件时,32 m、48 m、64 m、80 m和96 m简支梁桥墩纵向刚度限值分别为210 k N/cm、500 k N/cm、700 k N/cm、1500 k N/cm和2000 k N/cm;(3)综合考虑结构安全性和工程经济性,对于80 m和96 m简支梁桥,可通过全桥铺设小阻力扣件来大幅度降低桥墩纵向刚度;(4)本研究成果可用于指导无砟轨道简支梁桥的桥墩设计。

基于柔度系数求解桥梁桩基对桥墩约束刚度的有限元数值分析

以桥梁桩基础为研究对象,基于弹性地基梁"m"法理论,通过柔度系数提出桥梁桩基础对桥墩约束刚度的有限元数值计算方法,探讨桩基有关参数诸如桩径、入土深度、地面以上长度、地质条件以及桩数对约束刚度的影响规律。研究结果表明:本文结果对桥墩设计、桥墩承载能力与桥墩抗震防灾能力评估具有一定的指导意义。

客运专线连续梁桥墩线刚度限值探讨

研究目的:近年来,连续梁已成为新建铁路及客运专线的常用梁型。新建铁路一次性铺设跨区间之缝线路已成为趋势,研究连续梁桥上无缝线路纵向力变化规律,探讨客运专线常见连续梁桥墩线刚度限值迫在眉睫。研究结果:提出客运专线常见连续梁桥墩线刚度限值,可指导桥梁和轨道的前期设计。

桥墩纵向水平刚度对桥上无缝道岔的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔,通过计算,分析桥墩纵向水平刚度在连续梁桥上对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响。本文采用ANSYS软件建立桥上无缝道岔的岔—桥—墩纵向相互作用一体化模型,并进行力学分析。研究结果是:随着连续梁桥桥墩刚度的增大,基本轨伸缩附加力减小,连续梁桥墩的纵向力增大;增大连续梁桥墩纵向水平刚度对铺设于其上的无缝道岔的受力与变形是有利的。

桥墩刚度对铁路车桥系统横向振动的影响

本文以车辆及车桥系统横向动力平衡反应为基础，以列车蛇行运动为激振源，计算比较了列车在地面线路上运行以及列车通过桥地列车横向动力响应的变化，并改变桥墩刚度，计算比较了桥墩刚度变化对车侨系统横向振动的影响。

市域铁路连续梁桥墩合理纵向线刚度限值研究

市域铁路桥梁占比高,但目前对市域铁路连续梁固定墩合理纵向线刚度限值研究相对缺乏。以温州市域铁路S1线为背景,基于梁轨相互作用理论,建立钢轨-桥梁-墩台一体化有限元模型,对常用连续梁的钢轨伸缩力、制动力、挠曲力、断缝值等开展计算分析并研究其影响规律,以钢轨强度条件、制动梁轨相对位移及钢轨断缝值为限值条件,提出连续梁固定墩合理纵向刚度限值。研究结果表明,对于(35+50+35) m、(40+60+40) m、(50+80+50) m及(60+100+60) m四种常用连续梁固定墩合理纵向刚度取值分别不宜小于350,450,550,750 kN/cm。

桥墩纵向水平线刚度对桥上无缝线路设计的影响

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,桥上无缝线路钢轨与墩台纵向力的分配以及梁、轨位移的大小很大程度上取决于桥墩纵向水平线刚度。结合工程实际,以客运专线常见的60 m+100 m+60m连续梁为例,分析桥墩纵向线刚度对钢轨、墩台纵向力及梁、轨位移的影响规律。

100m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度限值研究

为研究客货共线100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度限值,建立了线-桥-墩一体化空间有限元模型,研究了桥墩纵向水平刚度对无缝线路受力特性的影响规律,以钢轨强度、梁轨相对位移和断缝值为控制指标,提出了客货共线100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度取值。结果表明,随着简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度的增大,钢轨伸缩附加力增大,钢轨制动附加力和梁轨相对位移降低;对于100 m简支钢桁梁,控制桥墩纵向水平刚度的指标是钢轨强度,且受钢轨温度变化幅值影响较大;综合考虑钢轨附加力和桥梁工程经济性,通过全桥铺设小阻力扣件可显著降低桥墩纵向水平刚度限值,此时桥墩纵向水平刚度建议为1400 kN/(cm·线);研究成果可为100 m简支钢桁梁的桥墩设计提供参考。

城市轨道交通桥梁桥墩纵向水平刚度研究

针对城市轨道交通桥梁的特点。建立考虑后继结构影响的轨道交通桥梁梁轨相互作用有限元计算模型,分析在纵向附加力作用下梁轨相对位移、墩顶纵向水平位移、钢轨拉压应力情况,对城市轨道交通桥梁桥墩纵向水平刚度的取值问题进行探讨。研究结果表明,城市轨道交通桥梁墩顶纵向水平刚度的最小规定取值可以做适当的调整。

客货共线铁路连续梁桥墩顶纵向线刚度限值研究

基于桥上无缝线路线-桥-墩-基础一体化计算模型,利用ANSYS有限元优化技术研究了40 m+64 m+40 m客货共线铁路连续梁桥墩顶纵向水平线刚度的限值,以制动力作用下的梁、轨快速相对位移作为控制标准,得出该梁型墩顶每线纵向水平线刚度不宜小于1 000 kN/cm的结论。

曲线桥曲率半径与桥墩刚度的协同作用规律研究

高墩曲线连续刚构桥的内力与变形不仅受到箱梁曲率半径的影响,同样也受到桥墩刚度的影响。目前对于两者协同作用规律所作的研究甚少。借助有限元程序ANSYS,分析具有不同曲率半径和桥墩刚度的桥梁在内力与变形上所存在的差异,并给出这些差异与曲率半径、桥墩刚度的内在联系,可为今后设计高墩曲线连续刚构桥选取合理的曲率半径和桥墩型式提供必要的参考。

刚度差异桥墩抗震性能影响研究

采用Midas-Civil建立三维的空间梁单元全桥模型,计算桥梁在E2地震作用下因桥墩刚度不均对墩底的内力及结构自振频率的影响,建议山区桥梁设计时按有限元全桥模型试算后选择最合理的截面尺寸。

考虑桥墩实测刚度的墩梁固结桥梁合龙顶推力调整简化算法

当墩梁固结桥梁存在合龙温差时,为使桥梁结构的成桥状态接近于设计基准状态,需要对合龙顶推力进行调整,且当地质状况复杂时,有限元软件难以对桩-土相互作用进行精确的模拟,因此有必要考虑顶推过程中桥墩实测抗推刚度的影响。以某塔墩梁固结矮塔斜拉桥为工程背景,提出一种根据合龙温差和桥墩实测抗推刚度,在顶推过程中调整合龙顶推力的简化计算方法。研究结果表明:合龙温差会使实际成桥状态偏离设计基准状态,该偏差在顶推前可以通过对合龙顶推力进行调整来抵消;桥墩实测抗推刚度会对合龙顶推力的调整产生一定的影响,需在顶推过程中根据实测值进一步调整合龙顶推力来消除;提出的简化算法可方便快速应用于同类型桥梁顶推过程中合龙顶推力的精确调控。