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。

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。

基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统的研发及试验研究

捣固车作业线路纵向水平测量采用传统钢丝绳弦线法,长周期使用存在钢弦磨损、断裂的风险,且钢弦抖动会影响测量精度及稳定性。针对这些问题,本文研发了一套基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统。该系统基于位敏探测器(Position Sensitive Detector,PSD)激光测量原理,采用E型激光发射器和接收器实现激光偏移量的测量。以DCL-32连续式捣固车为例,通过加速度传感器和激光传感器获取捣固车的振动特性,在振动实验室利用该系统进行现场工况模拟试验,并与现场试验数据进行对比。结果表明:该系统能够实现35 Hz振动频率跟随,可靠、稳定地采集线路纵向水平数据。

大型养路机械轨道纵向水平光电测量技术研究

捣固车利用弦测法测量轨道纵向水平时,由于采用钢丝绳弦线而具有一定的局限性,针对这一问题,提出了一种用激光弦替代钢丝绳弦线的光电测量系统。该系统采用单弦法检测轨道纵向水平,在后司机室位置放置激光发射器,在前司机室门口及后司机室前方4500 mm位置放置光电探测器。该系统包括数据采集、数据处理、图像分析与处理、多传感器数据融合四部分,通过对采集到的数据进行处理,准确定位激光图像光条中心的位置,并对接收到的传感器测量值进行滤波处理,使数据变得平滑,噪声得以有效去除。现场试验结果表明,该光电测量系统与捣固车原有测量系统测量数据的时间响应基本一致,且测量差值最大不超过0.5 mm,能够满足实际测量的需求。

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。

床面泥沙位置特性试验研究——暴露角、纵向水平间距及相对暴露度概率密度分布

通过自行设计的试验装置,测量并分析了随机堆放条件下均匀玻璃球纵向水平间距、暴露角及其概率密度,推导了相对暴露度概率密度分布。结果表明,暴露角服从正态分布,取值范围为[0°,90°];纵向水平间距符合波形分布,与程年生的试验结果基本一致;在纵向水平间距取值介于[0,D]时,纵向间距、暴露角及相对暴露度之间存在着确定关系,三者概率密度函数可以相互转化。从暴露角正态分布公式推导出的纵向水平间距（取值0-D）概率密度分布曲线与实测值吻合良好;从暴露角正态分布公式推导出相对暴露度Δ＇的取值范围为[0,0.5],概率密度分布服从正偏态分布。

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。

轨道交通U型梁桥下部结构纵向水平线刚度合理值研究

针对轨道交通U型梁桥的具体结构形式,建立了桥上无缝线路梁轨相互作用空间非线性有限元计算模型。分析了轨道交通U型梁桥的无缝线路纵向附加力,并对轨道交通U型梁桥下部结构纵向水平线刚度合理值进行探讨。研究结果表明,我国《地铁设计规范》及《京沪高速铁路设计暂行规定》等规定的桥墩墩顶最小纵向水平线刚度值应用于轨道交通高架桥设计明显偏大,可适当放宽。

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。

连续梁桥墩纵向水平力计算分析

针对高墩连续梁的特点 ,介绍引起桥墩纵向水平力的几个因素 ,通过对连续梁桥墩各项纵向水平力的计算分析 ,阐述连续梁纵向水平力的计算方法 。

城市轨道交通简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值研究

在考虑不同轨温幅度变化,且不考虑梁端铺设钢轨伸缩调节器的情况下,采用强度指标及变形指标对地铁简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值进行研究。结果表明:线路纵向阻力参数、列车制动荷载和轮轨黏着系数对桥墩纵向水平刚度限值的影响较大。在1.8倍列车荷载下,采用0.164摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取100,180 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取150,220 kN/cm。采用0.250摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取250,500 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取300,500 kN/cm。由于该计算结果为理论分析结果,采用的阻力参数、荷载参数等与实际是否相符合还需要进一步验证。

简支梁桥纵向水平随机地震反应分析及抗震可靠度计算

简支梁桥各墩在强震时纵向水平地震振动表现了单墩独立的振动特性,可以把简支梁桥在强震作用下的地震振动简化为单墩单梁模型来模拟。笔者对柔性桥墩的简支梁桥采用单墩单梁模型进行了纵向水平随机地震反应分析和抗震可靠度的计算。柔性桥墩的简支梁桥在强震作用下简化为单墩单梁模型,受力过程明确,计算得到大大简化,对柔性桥墩的简支梁桥在地震作用下的安全可靠性的评估具有一定的实用价值。

轻轨高架桥连续梁墩顶纵向水平线刚度设计探讨

《地铁设计规范》中对采用无缝线路的连续梁高架结构桥墩墩顶纵向水平线刚度限值选取一直没有明确规定,在实际工程设计中亦存在诸多问题,对线路和桥梁下部基础的设计影响很大。为了合理选取轻轨高架桥连续梁墩顶纵向水平线刚度限值,针对轻轨桥梁特点,分析桥墩纵向水平线刚度变化对无缝线路钢轨伸缩力、挠曲力、制动力等因素的影响,从梁轨相对快速位移和钢轨附加应力两方面入手,采用大型通用有限元程序ANSYS参数化设计语言进行二次开发,通过"轨道-梁-墩-基础"一体化模型进行计算。根据本文采用的3孔25 m连续梁模型计算结果,其制动墩墩顶纵向水平线刚度限值不小于350 kN/cm即可满足设计要求。

矩形顶管管周差异摩阻力对地层纵向水平位移的影响

矩形顶管施工过程中管周摩阻力是引起周围土体扰动的重要影响因素。为了更加准确地预测矩形顶管施工对地层位移的影响,结合管节受力分析和泥浆运动规律,假定“U”字形泥浆套状态,基于弹性力学Mindlin解建立土体水平位移计算公式,对正面附加应力、管周摩阻力等因素引起的地层纵向水平位移进行计算,最后与苏州某矩形顶管工程实测值进行对比分析。结果表明:在顶管机头顶进穿过某一断面前,正面附加应力对周围土体的影响大于管周差异摩阻力,而在穿过该断面后,由于管节数量的增多以及已穿过部分的管节管周摩阻力产生的“拉力”作用,后者的累计影响占比逐渐大于前者;管周差异摩阻力情况下比管周均一摩阻力情况下的计算值更贴近实测值,预测效果更好。

连续桥面梁桥柔性墩纵向水平力分析与计算

结合现行公路桥梁设计规范,系统阐述用于连续桥面梁桥柔性墩水平力分配计算较为科学简明的集成抗推刚度法,介绍各类纵向水平力的参数取值及计算方法,并以实例予以说明。

浅析纵向水平力在柔性墩台上的分配

通过分析作用在柔性墩台上的各种纵向水平力,推导出主要纵向水平力分配的一般公式,并给出算例,计算结果表明:在制动力作用下滑板式支座没有相对滑动,在温度力作用下滑板式支座发生相对滑动。

广珠城际简支梁墩顶纵向水平线刚度限值研究

桥上无缝线路设计是跨区间无缝线路设计的重要组成部分，在桥上铺设无缝线路必须进行梁轨相互作用分析，并对桥梁和轨道结构进行检算。桥上无缝线路钢轨、墩台的纵向力及位移的分布很大程度上取决于桥梁墩台纵向水平线刚度。针对广珠城际铁路的活载类型、轨道结构类型等具体情况，根据桥墩纵向水平线刚度的控制条件，对常见跨度的简支梁桥墩纵向水平线刚度的限值进行了分析计算。