中外铁路荷载标准制定方法及中国高铁荷载标准“走出去”适应性分析

铁路列车荷载图式是涉及各类铁路工程结构的技术标准,是桥梁设计的核心参数。以国际铁路联盟、日本、中国为代表,就国内外典型国家铁路荷载标准制定方法进行分析,建议中国铁路荷载标准制定应遵循将列车竖向荷载、梁体竖向基频、动力系数综合考虑的思路。在桥梁设计时,应满足"设计活载图式静效应×设计动力系数"大于"运营车辆静效应×运营动力系数";采用概化包络的图式制定铁路荷载标准。分析中国荷载标准"走出去"的适应性,并对设计荷载与运营荷载在设计标准制定中的作用进行阐述,就今后铁路荷载标准研究方向提出建议。

铁路荷载对邻近桥梁桩基侧向力学特性影响分析

某铁路以路基形式在沙坪镇特大桥下穿川南城际铁路,两条铁路在穿越区域同期建设,为从设计源头消除路基形式铁路对穿越桥梁形式铁路的附加水平应力影响,基于有限元软件,在施工阶段和运营阶段下,对桥梁桩基的附加水平应力问题进行研究,并与理论计算结果进行对比分析。研究发现:铁路荷载对同一承台下的桩基影响存在差异,应力重分布与荷载作用位置、地形起伏情况密切相关,其研究成果对分析类似问题有一定参考价值。

铁路荷载作用下的边坡响应分析

我国铁路建设向山区的推进过程中引发了边坡稳定性问题的讨论与探究。在高速交通运行振动荷载的作用下,路堑边坡的土体一直处于扰动状态,当雨水渗入或其它诱发因素成熟时,可能发生边坡失稳破坏,对行车安全造成严重的威胁。针对山区铁路建设中存在的边坡工程问题,本文对铁路荷载作用下的路堑边坡进行FLAC数值模拟,得出了路堑边坡在铁路荷载作用下位移及速度的动态响应规律。

铁路交通荷载作用下的土体移动多源黏弹性边界

黏弹性边界由于可以有效地消除土体边界反射、易与有限元结合等优点,成为结构-土体动力相互作用分析中常用的人工边界。黏弹性边界是基于单源和固体源提出的,然而交通荷载作用下轨枕、路基和桥墩等铁路基础设施振动引发的环境振动属于多源和移动源问题,采用现有的黏弹性边界会产生一定的误差。该研究基于多源及移动源的特点,利用波动方程对既有的黏弹性边界进行修正,提出了移动多源黏弹性边界方程。同时为减小前处理工作量,结合黏弹性本构方程和UMAT子程序构建了移动多源黏弹性边界单元,实现了边界单元材料属性的自动更新,并进行了算例验证。研究结果表明,在多源和移动源作用下,移动多源黏弹性边界和自由边界的计算结果差异基本保持在5%以内,而修正前的黏弹性边界与自由边界的垂向位移最大可相差35%。可以看出,相比于修正前的黏弹性边界,在处理多源和移动源问题时修正后的黏弹性边界具有更高的精度。

铁路交通荷载下桩承式路堤承载性状分析

依托某铁路桩承式路堤工程,通过室内桩-土剪切试验,分析水泥土桩-土接触面的摩擦系数在不同界面粗糙度、水泥掺入比和土体含水率下的变化规律,得出适应不同工况的摩擦系数。采用ABAQUS软件,对不同车辆速度和车辆荷载作用下桩承式路堤的承载性能和路堤沉降进行研究,得出桩和桩间土的荷载分布规律及桩顶、桩间土和路面最大沉降的变化规律。

自锚式双塔铁路悬索桥吊杆疲劳荷载效应分析

在建的鹅公岩大桥是一个大跨径自锚式铁路悬索桥,跨径为50＋210＋600＋210＋50=1120m。本研究以重庆鹅公岩大桥为工程背景,并以其吊杆为主要研究对象进行疲劳荷载效应分析。本研究利用大型有限元程序ANSYS进行吊杆应力影响线计算,确定两种荷载工况并求得在该两种工况下吊杆的应力履历,利用四点雨流法得到吊杆应力幅,最后基于Miner疲劳线性累积损伤准则以及Eurocode 3进行的疲劳性能分析。结果显示：（1）由于鹅公岩大桥主缆相对于主梁刚度较小,吊杆影响线同号范围较长,约在400~900m之间,可以使得车辆活载能够比较均匀地分配到各吊杆上;（2）吊杆的疲劳寿命较长,满足规范的要求,原因可能是由于自锚式悬索桥的恒载相对活载占比较大;（3）吊杆的弯曲效应对其疲劳寿命的影响很小,在计算中可以忽略。

高速铁路振动荷载作用下的土体动力响应及对下穿地铁隧道的影响分析

利用动力响应分析原理,通过有限元分析程序模拟某高速铁路现场条件,得出结构体的位移、速度及加速度时程曲线。通过对特征点的位移、速度及加速度的变化情况分析,评价在该高速铁路路基下修建下穿地铁隧道的可行性,得出下穿地铁隧道对该高速铁路后期运营的影响不大,可以满足各项指标要求;其主要的风险是施工期间的工程安全。

运营期铁路列车荷载与地铁列车荷载的相互作用分析

地铁列车在运营过程中,在振动荷载的影响下,会导致地铁周围的孔隙水的压力变大,降低地基的承载能力,并导致隧道四周的土体出现变形的情况。如果任其发展,会进一步对上部铁路的运行造成影响,增加铁路运营的安全隐患。基于此,本文通过实际案例对运营期铁路列车荷载与地铁列车荷载的相互作用进行分析。

六七式铁路舟桥在现行客货共线铁路列车荷载作用下的适用性研究

六七式铁路舟桥是保障深水大跨度铁路桥梁的重要手段。随着铁路运输业的发展,现行列车荷载已经超过六七式铁路舟桥的原设计荷载,因此有必要对其在现行客货共线铁路列车荷载作用下的适用性进行研究。以某铁路特大桥的舟桥保障方案为例,首先建立并验证了六七式铁路舟桥的有限元模型,仿真分析发现,在ZKH荷载作用下原有保障方案的部分梁部、托架承载力及梁部、浮墩竖向位移不能满足规范要求,提出了加固方案解决了问题。本文研究结果可为深水大跨度铁路桥梁舟桥保障方案的制订提供参考。

国家铁路局发布《铁路列车荷载图式》等9项铁道行业技术标准英文译本

近日,国家铁路局组织有关单位完成《铁路列车荷载图式》(TB/T 3466-2016)等9项工务、通信信号、牵引供电专业铁道行业技术标准英文翻译工作,由中国铁道出版社有限公司正式出版。为便于世界各国对中国铁路技术标准更好地了解和认知,推进中国铁路"走出去"。

铁路台阶式加筋土挡墙潜在破裂面特征模型试验

铁路台阶式加筋土挡墙的设计方法尚不成熟,现有设计方法不能满足铁路边坡工程实践的需求。潜在破裂面的确定是加筋土挡墙设计的关键,但现行规范仅对10m以下单级加筋土挡墙的潜在破裂面有了明确的规定。为了研究台阶式加筋土挡墙在铁路荷载作用下潜在破裂面的特征,设计了1:4的大比例尺二级台阶式加筋土挡墙室内模型试验,以周期性加卸载的方式模拟铁路荷载,通过监测墙面水平位移、墙顶沉降及土工格栅筋带变形,分析确定潜在破裂面的位置和形状。试验结果表明:Ⅰ级墙(下级墙)潜在破裂面形状与现行规范中的0.3H法破裂面类似,但位置更深,且下部破裂面更缓,表明潜在不稳定范围更大;Ⅱ级墙(上级墙)潜在破裂面形状与朗肯主动破裂面基本一致,但并未从Ⅱ级墙坡脚剪出,而是内移刺入Ⅰ级墙体;研究结果可为铁路台阶式加筋土挡墙的设计提供理论参考。

铁路多级加筋土挡墙研究现状及应用展望

文章从破坏形式、设计理论、筋带及面板选择、施工技术等方面系统阐述了多级加筋土挡墙的研究现状,认为现有研究成果大多为高度较低的单级墙,少量的多级台阶式加筋土挡墙的研究未充分考虑铁路荷载特征,尚不能较好满足我国铁路对加筋土挡墙高度不断增大的要求。基于与公路荷载相比,铁路荷载具有动载性更强、荷载更集中、荷载更大、荷载重复周期性更强的特点,提出应重点研究多级加筋土挡墙在铁路荷载下的应力响应、变形特点、耐久性等。因铁路对加筋土挡墙的沉降控制要求更严,因此考虑铁路荷载特征下的多级加筋土挡墙(特别是高速铁路多级加筋土挡墙)变形特征及应力分布的研究具有较强的理论和现实意义。

铁路桥梁设计活载标准修订研究

随着铁路列车牵引动力、运输组织的发展和客运快速化、货运重载化,现行桥梁规范使用的中活载已难以反映列车活载的实际情况和发展规划。通过分析机车车辆和运输组织发展情况,论述修订桥梁活载标准的必要性和紧迫性,在国内外相关研究成果基础上,重点对客货共线铁路桥梁活载图式进行研究,提出城际轨道交通、客运专线、客货共线和货运专线活载分级和相应的图式建议,供活载标准修订参考。

公铁同面大桥的桥面铺装耦合荷载效应

为分析铁路-公路荷载作用下公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的受力特点,以枝城长江公铁同面连续钢桁架梁桥面铺装结构为研究对象,采用等效抗弯刚度法简化桥面铺装层,建立公铁同面大桥整桥有限元模型,分析铁路荷载、公路荷载及铁路—公路耦合荷载对公铁同面钢桁梁桥桥面铺装组合结构的影响。结果表明桥面铺装层主要控制应力为顺桥向的纵向拉应力,铁路荷载和公路荷载对最大纵向拉应力耦合效应的贡献率分别约为62.5%和37.5%,对最大横向拉应力的荷载耦合效应的贡献率分别约为61.7%和38.3%。在铁路-公路耦合荷载作用下,枝城长江公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的最不利等效应力小于等效桥面铺装层材料的容许应力。

铁路钢-混凝土组合梁受力特征及装配化分析

装配化施工技术是我国铁路建设新时期的重要技术发展方向。装配式钢-混凝土组合梁具有现场工作量小、自重轻、制备质量好等优点,在铁路特殊的施工环境中有良好的适用性。为进一步推动装配式钢-混组合梁在铁路中的应用与发展,本文分析了钢-混凝土组合梁中抗剪连接件对组合梁承载力、刚度和疲劳性能的影响,对比了铁路荷载和公路荷载组合梁的静力和疲劳性能。结果表明:铁路恒载、活载效应分别是公路的1.64、1.24倍;设置相同数量抗剪连接件时铁路荷载作用下,连接件承受的最大疲劳应力幅是公路荷载作用下的2.08倍;在分析装配式钢-混凝土组合梁制备关键技术要求的基础上,提出了适用的剪力连接系统。

列车荷载作用下平行钢丝拉索疲劳寿命评估

为研究列车荷载下平行钢丝拉索疲劳寿命,利用斜拉索内平行钢丝的疲劳寿命模型,基于Miner线性疲劳累积损伤准则推导了平行钢丝拉索任意一根钢丝疲劳破坏所经历的循环次数,采用Monte-Carlo方法模拟斜拉桥疲劳寿命的概率分布。以一座现役大跨径斜拉桥为背景工程,分别建立了有91根钢丝的普通拉索疲劳寿命模型和有109根钢丝的加强拉索疲劳寿命模型,研究了钢丝根数对拉索疲劳寿命的影响,计算了铁路荷载作用下该斜拉桥拉索寿命。结果表明:在10%的断丝率下,普通斜拉索和加强斜拉索疲劳寿命均服从正态分布且均值基本相同,普通斜拉索方差要大于加强斜拉索。两种斜拉索在仅考虑列车荷载作用下的疲劳寿命均远大于其设计寿命。

列车动荷载作用下采空区上地层响应分析

针对处于相对平衡状态的废弃采空区上覆围岩重新"活化",使裂隙带岩体再压密、地下残留空隙再冒落,导致地表产生二次沉降的问题,通过对采空区上方铁路动荷载作用稳定性综合评价,得出采空区上方围岩、地层的二次沉降问题.通过GTS建立模型分析,得到采空区上方地表的下沉曲线,由此对铁路安全性给予评估.

铁路专用线下煤矿巷道稳定性评价研究

以山西三元煤业巷道下穿高河铁路专用线工程为依托,采用规范、手册推荐的小型采空区地基稳定性方法计算巷道稳定系数;运用FLAC^(3D)软件进行巷道开采动态模拟,推演出巷道位移变形和竖向应力云图,判定巷道掘进的影响范围。为类似矿区既有构筑物下方开采稳定性评价提供了可以借鉴的方法。

在建公路削坡对已建铁路边坡稳定性的影响

针对山区顺沟,顺河,沿坡并行先后修建的公路与铁路,因后筑公路工程削坡,有可能造成先筑铁路工程边坡的不稳定进行了分析,分析表明,若通过验算表明需对边坡进行加固时,一定要采取边开挖边支护的施工工艺,防止在施工期内对先建工程造成损失,并且分析时最好应考虑火车轮轴的动荷作用。

大跨度钢桁架拱桥的极限承载力研究

在强地震设防区或桥梁承受铁路荷载且地质条件良好时,钢桁架拱桥是理想的大跨度桥梁选择方案。以朝天门大桥和大宁河大桥为背景,从边界条件、初始状态、荷载要素等几个关键影响参数着手,对大跨度钢桁架拱桥的极限承载能力进行参数研究,指出活载的布置形式、侧向风荷载及不同的约束条件对钢桁架拱桥的极限承载力有较大影响。