高速铁路梁场智能化建设实践与研究

文中结合南沿江城际高铁工程智慧梁场建设项目,明确了预制梁场按“自动化、智能化、信息化、标准化”理念进行建设和试生产的必要性,阐述了铁路梁场建设中人员管理、设备管理、材料管理、工序管控、环境监测五个方面的具体应用,为深化数字化技术在铁路梁场建设过程中的应用,提升铁路工程智能建造技术水平提供参考。

铁路梁预制施工前期相关问题的探讨

本文主要探讨了铁路预制梁施工前期的相关注意问题,对场地选择,设备及工装配备、建场时机、特殊地段处理、移梁方案、特殊梁施工及BIM技术等方面做了探讨,并提出了相应建议。

简述300吨汽车吊架设24米铁路梁技术操作

本文介绍了用单台汽车起重机架设24米铁路梁,替代铁路架桥机的一种施工方法,介绍了梁片在公路短途运输的方案。

BIM技术在高速铁路梁场信息化管理中的应用

文章阐述了BIM技术在高速铁路梁场信息化管理中应用的必要性,包括现阶段高速铁路梁场信息化管理存在不足、BIM技术对于高速铁路梁场信息化管理具有重要作用,提出了BIM技术在高速铁路梁场信息化管理中的具体应用。

铁路混合梁钢-混结合段受力及理论计算

为研究铁路混合梁钢-混结合段结构的受力及其理论计算公式,在既有公路桥梁钢-混结合段计算公式的基础上,提出铁路混合梁钢-混结合段截面应力、顶底板剪力连接件、承压板传力验算公式;并以主跨335 m汉巴南铁路嘉陵江特大桥为研究背景,采用有限元分析的方法探究结合段受力特性及应力纵、横向分布规律,进而开展结合段受力理论与数值计算对比分析。数值计算结果表明,结合段混凝土均处于受压状态,不同截面位置处结合段钢、混应力横向分布均存在一定的不均匀性。公式验算结果表明:结合段混凝土应力均受压,满足截面应力验算要求;剪力连接件的抗力系数介于1.30~4.49,结合段剪力连接件具有良好的安全储备;承压板抗力系数介于3.18~10.08,表明前后承压板抗力远大于计算传力荷载,并具有优化的空间。理论公式计算的结合段顶底板混凝土应力、剪力钉应力与有限元计算结果总体相近,在修正后可用于钢-混结合段的防开裂/脱离、抗剪受力计算。

新型装配式铁路便梁钢支墩栓接钢节点力学性能分析

本文基于对传统混凝土结构铁路通用便梁临时支墩进行设计和优化,提出一种新型装配式栓接钢箱梁结构形式的铁路通用便梁支墩,该新型结构相较于传统的铁路便梁支墩而言,具有工厂加工简单、减少施工周期、可以重复利用、具有较高的经济效益等优点,可广泛应用于下穿铁路轨道顶推施工时便梁支墩的架设。新型铁路便梁支墩采用栓接装配式结构,栓接作为整体结构的关键受力节点,其安全性和可靠性至关重要。因此本文通过建立ABAQUS有限元模型,对其整体结构及其分节段处栓接节点进行非线性及失效模式分析。分析结果表明:新型装配式钢结构便梁支墩整体未出现失稳现象,结构整体性能完好。栓接节点的受力特性为底板螺栓孔在弹性节段时承受主要荷载,在底部螺栓孔达到塑性后侧板螺栓孔开始承受主要荷载,最终底板及侧板螺栓孔同时发生剪切破坏。设计时应考虑对底板和侧板的螺栓连接部位进行加强,适当提高其抵抗冲切破坏的能力。

可展式铁路抢修梁的技术方案研究与力学分析

为解决既有铁路梁部抢修器材存在的强度刚度低、通车速度慢、拼架时间长、储存运输不便等问题,基于可展结构的特点,提出一种可展式铁路抢修梁的技术方案和架设方法:通过不同数量中间构架的纵向拼组并调整构架的展开状态,可使抢修梁适应32 m和24 m跨度的桥梁抢修;通过小型机具的辅助,可使抢修梁实现导梁架设以加快抢修进度;利用ANSYS软件建立32 m跨度抢修梁的有限元模型,并对抢修梁进行静力学分析和模态分析;利用UM软件建立C70敞车和CRH380A高铁动车的多体动力学模型,对抢修梁进行车桥耦合振动分析。结果表明:抢修梁跨中上弦杆、梁端右倾斜腹杆和梁端销轴对抢修梁的安全性起控制作用;抢修梁一阶自振频率为5.965 Hz,对应振型为横向弯曲,说明抢修梁的横向刚度较弱;货运列车通过抢修梁时,重车编组对桥梁响应不利,空车编组对车辆响应不利;影响桥梁安全性和车辆运行安全性的指标均随车速的提高而非线性增长。经分析,可展抢修梁的力学性能满足相关规范的要求,且货运列车和高铁列车能够分别以最高60 km/h和100 km/h的车速安全通过抢修梁。

基于BIM的铁路预制箱梁钢筋设计加工一体化研究

针对铁路预制箱梁钢筋工程存在的设计水平不高、生产方式落后等问题,开展基于BIM的铁路预制箱梁钢筋设计加工一体化研究。建立铁路预制箱梁钢筋一体化设计理论,利用Tekla软件完成梁体BIM设计及钢筋精细化设计,主要解决钢筋与预应力管道、锚具、泄水孔干扰等问题;运用大数据、云平台、物联网等技术,开发数据转化软件、生产管理系统、车间控制系统,并与设备厂商联合研发钢筋自动加工成套专用装备。在津潍铁路箱梁钢筋工程进行现场应用,结果表明,该研究能够提升铁路预制箱梁钢筋工程的自动化水平,可为其他类似工程提供参考。

铁路连续梁节段装配关键施工技术

结合新建连徐州铁路工程对铁路连续梁节段预制装配施工技术进行研究。论文阐述节段拼装的优势,对比分析3种拼装设备及两种拼装工法,详细介绍节段拼装关键技术及架梁线形控制措施,探讨梁端拼接结构胶的质量控制及选取方法以及临时张拉和质量控制措施。

多梁型铁路混凝土预制梁场建造关键技术研究

为了对铁路多梁型预制厂建设技术进行研究,以沪通二期铁路高桥预制场为依托,对多梁型产能分析、生产线匹配及场地总体规划等技术进行了研究。总结了铁路箱梁及T梁预制生产各工序的施工效率,基于功效分析了高桥梁场台座合理匹配数量。结合场地外形,合理规划了高桥预制梁场,形成了满足多梁型生产需求的合理梁厂布局。并对信息化管理、自动化生产设备、智能化控制技术的投入与规划进行了分析,实践了铁路多梁型预制厂的智能化建设。

铁路大跨连续梁桥弹性约束体系力学性能研究

研究目的:在我国铁路中广泛应用的预应力混凝土连续梁,一般采用固定约束体系,即设置一个纵向固定支座,其余均为纵向活动支座。本文首次对铁路大跨连续梁桥纵向弹性约束体系进行研究,介绍弹性约束体系的基本原理和支座刚度计算方法,提出连续梁下部结构组合刚度的概念,对梁部温度变形零点、桥梁下部结构受力、桥梁抗震以及轨道受力等进行分析。研究结论:(1)连续梁纵向弹性约束体系为多主墩协同受力,通过选择合适的弹性支座刚度,连续梁温度变形零点可以较好地控制在中跨跨中附近,有效地减小梁部温度联长;(2)减小了连续梁固定约束制动墩水平力和轨道伸缩力,降低了轨道应力24%左右;(3)降低了下部结构水平纵向组合刚度,延长了桥梁结构自振周期,提升了结构抗震性能;(4)本文成果可以在铁路大跨度连续梁上推广应用。

主桁整体可展铁路抢修梁研究

为解决既有铁路梁部抢修器材承载力低、通车速度慢、拼装效率低、存储运输不便等问题,进行主桁整体可展的铁路抢修梁研究。根据可展结构的特点,该抢修梁通过杆件与销轴的配合连接,使其主桁构架形成平行四边形多连杆可变机构,从而实现折叠与展开;整孔抢修梁由可展桁架构件、Z型或L型端构架、平纵联等模块组成,不同数量可展桁架构件与对应的端构架拼组可使抢修梁适应不同跨度、梁高、荷载类型的抢修工况;运用ANSYS软件和多体动力学软件UM进行该主桁可展抢修梁静力、模态以及动力响应分析。结果表明:抢修梁跨中上弦杆、梁端内斜腹杆、梁端销轴对抢修梁的安全性起控制作用;抢修梁静力和动力响应均随主桁片数的增多而逐渐降低,多片主桁组成的抢修梁更安全;抢修梁自振频率随主桁片数的改变而变化;抢修梁横向抗弯刚度较弱,增加主桁片数可提高抢修梁的横向和扭转自振频率,但对竖向自振频率提高不明显;抢修梁和车辆响应均随车速的提高而非线性增大,二者的响应共同决定抢修梁最大容许通车速度,增加主桁片数可提高抢修梁的通车速度。

基于BIM的梁场钢筋加工管理系统设计与应用

针对钢筋加工过程中存在的翻样质量低、原材料利用率低、管理信息不透明等问题,设计数字化钢筋加工管理工作流程,通过钢筋下料BIM(Building Information Modeling)模型生成、数据分片处理与智能化设备控制等关键技术,形成以模型管理、料单转换、钢筋加工、设备管理、进度管理、安全质量管理为主体的梁场钢筋加工管理系统。应用表明,该系统将钢筋利用率提升至97%以上,加工效率提升50%以上,助力钢筋原材料科学配置。

高速铁路调跨简支箱梁足尺破坏试验与数值模拟研究

为研究高速铁路2300 MPa新型预应力体系32.6 m调跨简支箱梁的承载能力,采用足尺破坏试验方法,对新型调跨简支箱梁施加2.55倍设计弯矩对应的荷载,测试并分析箱梁破坏全过程的整体变形、局部应变、裂缝发展状况;对该新型调跨简支箱梁破坏过程进行数值模拟,提出考虑钢筋三维增强效应的混凝土本构模型,建立足尺度三维非线性有限元模型,解决钢筋混凝土损伤模拟时间成本高、收敛难度大的问题。研究结果表明:该新型调跨简支箱梁在2.55倍设计弯矩作用下未出现严重破坏现象,箱梁依旧具有较高的安全裕度,证明该高速铁路新型箱梁结构体系的合理性与推广使用的可行性。

铁路连续梁桥施工期防裂技术研究

为了对铁路混凝土梁桥在施工期的防裂技术进行研究,文章以沪通铁路悬浇混凝土连续梁桥为依托,分别从混凝土材料及配合比、悬臂施工工艺、施工期水化温度控制及预应力控制开裂等角度对防裂措施进行了分析。研究表明,混凝土配合比设计时应从力学性能和工作性能综合考虑,尽量降低水化热和混凝土收缩量,悬臂施工过程应采用合理的浇筑顺序,细化振捣顺序并加强养生。在施工过程中,应降低入模温度和加强表面防护,以避免出现温度开裂;应及时进行混凝土张拉,有效控制混凝土箱梁桥的开裂。

铁路钢-混结合梁下平联布置形式研究

为提高高速铁路钢-混结合梁的抗扭转性能,采用数值模拟对下平联布置形式进行了研究,建立了双工字形、三工字形和双槽形3种截面形式钢-混结合梁的有限元模型,分析了单线列车偏载作用下梁体扭转引起的轨面不平顺值及两片主梁的位移比,结果表明:(1)双槽形钢-混结合梁抗扭性能较好,不需设置下平联即可满足高速铁路行车要求;(2)工字形钢-混结合梁设置下平联后,抗扭性能得到显著改善;(3)建议200 km/h及以下速度铁路工字型截面钢-混结合梁下平联选择桁式结构的形式,200 km/h以上速度铁路选择混凝土底板的形式。

铁路箱梁桥面板损伤整治效果试验评估

采用增大截面法对桥面板受损的32 m跨度双线简支箱梁进行整治。为检验整治后桥梁整体的受力性能,对梁体开展了静载试验、动载试验和有限元计算分析。静载试验结果表明,箱梁跨中挠度和应变均与加载荷载成线性关系,梁体结构处于弹性受力状态,竖向刚度、应变满足设计和铁路运营要求。动载试验结果表明,简支箱梁各动力性能均能满足动车组运营要求。箱梁桥面板损伤整治后经综合检定评估,梁体的静动力性能满足在运营荷载作用下的正常使用要求。

40米预制箱梁首次应用于西南地区铁路建设

5月28日,成都至达州至万州高速铁路(以下简称“成达万高铁”)首孔40m预制箱梁成功浇筑,标志着该项目桥梁工程施工建设步入崭新阶段。时速350km高铁大多采用32m预制铁路箱梁,40m预制箱梁是铁路重大科研创新成果在西南地区首次工程化应用,将减少桥墩设计数量,降低建设成本和减少铁路用地。40m预制箱梁重达927t,箱梁架设将采用JQS1000型步履式架桥机,相比传统架桥机承重更大,工况适应性更强,安全性更高。

铁路标准梁服役性能评估指标分析及选取

我国铁路桥梁中常用跨度标准梁桥占总量的95%左右。大部分既有铁路桥梁运营期间由于长期服役出现材料性能老化、疲劳累积损伤等,使得结构性能产生不同程度的劣化。客观全面地确定影响既有铁路标准梁运营状态的评估指标,对精确把握铁路桥梁健康状态,保证铁路桥梁良好的运营性能具有重要意义。从铁路标准梁桥运营阶段功能需求出发,在现有铁路桥梁监测检测方法的基础上,以科学合理、系统兼容、成熟可靠为基本原则,综合考虑现有铁路桥梁检定规范及服役性能评估相关研究,结合铁路标准梁检定试验案例及各评价指标之间的相关性,论证分析得到影响铁路标准梁桥运营期间结构安全的主要评估指标为桥梁竖向挠度、桥梁自振频率、桥梁竖向振幅和桥梁横向振幅,为铁路标准梁运营期间安全评估问题提供了指标参考。

基于BIM数字孪生系统实现铁路制梁场智慧管理

铁路建设工程管理是一项较为复杂的工作,涉及专业广、各项资料种类繁多,需要消耗大量的人力物力。本文基于BIM技术和数字孪生技术,以铁路制梁场为例,提出了一种数智化的项目管理方法。集合虚拟仿真、大数据AI算法和三维可视化技术来搭建制梁场的数字孪生系统,将实时数据通过引擎与其联动,有效实现虚实同步,帮助相关人员监测数据和改进方案。