千米级主跨公铁两用桥上特殊梁-轨相互作用关系研究

为研究复杂环境下因千米级主跨公铁两用桥梁结构特殊性引起的梁-轨相互作用问题,建立可考虑桥塔及索缆影响的无缝线路-悬索桥空间耦合模型,分析了公路车辆、横向风、主梁温差作用下的梁-轨相互作用变化规律。研究结果表明:对于千米级主跨公铁两用桥上无缝线路,公路车辆及横向风荷载虽然对线路的平顺性影响较小,但对钢轨纵向附加力及梁-轨相对位移的影响不容忽视;梁体整体降温15℃计算出的伸缩力比考虑板桁温差效应的结果偏大54.5%;上、下游主桁温差导致线路全线存在梁-轨相对位移,是千米级主跨桥上无缝线路不存在传统意义上的“固定区”的重要原因之一。因此,在千米级主跨公铁两用桥上无缝线路设计及运维过程中,建议考虑上述特殊梁-轨相互作用带来的影响。

高速铁路桥梁断轨力取值方法研究

无缝线路在服役过程中其固定区普遍存在温度力积聚现象,因此在温度剧变时可能发生断轨现象进而产生断轨力和墩台断轨附加力。为探讨断轨力及断轨附加力的合理取值方法,建立考虑活动支座摩阻力的线路-桥梁-墩台一体化的空间有限元模型,并对基于两种不同断轨力取值方法的模型结果与规范值进行对比。研究表明,断轨发生后,在断轨位置处的钢轨温度力变为零,而同线路另一侧相同位置处的钢轨温度力会明显增大。此外,通过对比分析得出,规范中关于断轨力的取值过于保守,考虑传力路径中能量损耗后的计算结果明显小于静力计算结果,因此断轨力从能量耗散角度取值指导桥梁设计更为经济。

千米级铁路桥梁线-桥一体化设计研究及探讨

千米级铁路桥梁在环境与列车荷载作用下的空间变位直接影响上部轨道状态,开展线-桥一体化设计基础理论、方法和关键技术研究,是实现大跨度铁路桥梁高质量发展的关键。通过总结既有千米级铁路桥梁在一体化设计方面的工程实践,分析线-桥一体化设计的内涵,结果表明:千米级铁路桥梁基于“刚度控制”的设计应深化考虑梁体变形对轨道几何形位的影响,做好桥梁纵断面和预拱度设置;确定梁端区域空间变位时应合理考虑荷载组合,深化变位限值研究,并通过桥梁、轨道专业协同,做好钢轨伸缩调节器及梁端伸缩装置的一体化设计;针对桥梁、轨道和梁端区域,应在开展轨道静态几何验收标准基础上,统筹考虑桥梁成桥线形验收标准和梁端伸缩装置静态验收标准。

分级地震下跨断层高铁简支梁桥行车安全与抗震设计优化研究

以跨越走滑断层的某高速铁路八跨简支梁桥为研究对象,基于OpenSEES平台建立其考虑梁-轨相互作用的线桥体系非线性数值模型,合成平行断层方向的水平地震动,分析了不同地震动强度下桥梁结构及CRTSII型板式无砟轨道结构的损伤特性,量化评定了结构构件的地震安全性。基于规范给出的轨道水平变形控制标准,评价了不同车速下线路的行车安全性,探讨了轨道结构的优化设计。研究结果表明:断层跨及其邻跨的地震响应最大,强震下面临严峻的破坏风险;地震下轨道水平变形明显,存在行车安全隐患的位置主要集中在断层跨及其两侧邻跨梁端;增加轨道侧向挡块数量可有效降低轨道水平变形,将侧向挡块增加至每跨每线6对时,罕遇地震下,除断层跨梁端处轨道的平行转角外,其余位置的轨道水平变形指标仍能满足车速为100 km/h时的行车安全限值。

高速铁路桥上无缝线路纵向附加力研究

采用实体单元模拟桥梁及桥梁墩台、空间梁单元模拟钢轨、弹簧单元模拟桥梁与墩台及轨道之间的连接,建立梁—轨纵向相互作用三维有限元空间力学模型。以丰沙线永定河单线铁路桥梁、秦沈线沙河双线铁路桥梁对其进行计算验证。以秦沈客运专线32 m多跨双线整孔简支箱型梁桥为例进行纵向力分析,研究结果表明:列车在桥上双线对开,钢轨挠曲附加力有明显增大;列车在桥上单线制动,四根钢轨的制动附加力有较大的差别;列车在桥上双线对向制动,相比单线制动,钢轨制动附加力有一定程度增大,但增大得并不多。