长联大跨钢桁梁桥-无砟轨道静动力适应性研究

研究目的:为研究高速铁路长联大跨钢桁梁桥铺设无砟轨道的适应性,本文以我国首座铺设无砟轨道的长联大跨钢桁梁桥-郑济高铁黄河特大桥为研究对象,基于梁轨相互作用原理建立钢桁梁桥-无砟轨道精细化非线性分析模型,分析无缝线路强度、变形协调性、轨道静态铺设精度指标的变化规律,研究钢桁梁桥-无砟轨道静力适应性;基于车桥耦合动力学理论建立车-轨-桥耦合动力学模型,分析不同温度下的车桥耦合振动及行车性能,研究钢桁梁桥-无砟轨道动力适应性。研究结论:(1)长联大跨钢桁梁桥-无砟轨道体系的无缝线路强度、变形协调性、轨道静态不平顺及行车性能指标等指标均满足规范要求,静动力适应性表现良好;(2)温度梯度对无砟轨道层间压缩量、扣件滑移量影响显著,与整体温差相比,分别增大了51.08%和50.00%;(3)温度梯度劣化轨道静态中短波不平顺,与整体温差相比,10 m弦长、30 m基线长指标分别增大了144.12%和76.06%,60 m弦长指标基本不变;(4)温度梯度对轮重减载率影响显著,对脱轨系数、横向轮轨力等其他安全性和舒适度指标影响较小。

高烈度地震区长联大跨连续梁桥减隔震方案分析

为研究高烈度地震区长联大跨连续梁在地震作用下减隔震技术,采用有限元建立跨径(50+8×100+50)m连续梁模型,在罕遇地震作用下,基于传统抗震设计对比双曲面球型减隔震支座、双曲面球型减隔震支座和黏滞流体阻尼共同作用减隔震措施及结构响应分析。结果表明采用双曲球面支座和黏滞流体阻尼器共同作用的减隔震技术为最优方案,各墩地震响应分配均匀、合理。结构纵横位移均在±30cm之内,桥墩及基础处于弹性状态。

长联大跨连续梁车桥耦合动力响应分析

通过三角级数叠加模拟轨道不平顺,采用23自由度模型模拟列车,应用大型有限元软件建立车-桥耦合模型进行分析求解,得到了相应桥梁和列车的响应。结果表明:低速时桥梁响应随速度增加而增长,横向响应在达到100km/h出现最大值,其后随速度的增加而减少。低速时车辆响应随速度增加而增长,在达到100km/h出现最大值,其后随速度的增加而趋于稳定。理论计算数值与实测值吻合度较好,能够较为准确地反应变化趋势。同时车辆的稳定性均满足规范“优”的标准。

长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥多维地震反应分析

结合长联大跨连续梁桥的特点,以1座(65+123+156+123+10×90+55)m长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥为背景,建立了全桥三维有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了地震动输入模式、地震动强度、摩擦摆支座参数对该桥内力、位移和能量响应的影响。研究结果表明:(1)长联大跨连续梁桥布置摩擦摆支座,可有效延滞固定墩顶有效主梁质量效应,实现全桥协同抗震。大部分地震能量可通过支座滞回耗能散耗,大幅降低了该桥固定墩地震能量耗散需求。(2)长联大跨连续梁桥减隔震设计中,建议采用水平单向+竖向地震组合进行内力设计,采用三向地震组合进行位移设计。(3)强震作用下,支座摩擦因数取0.029~0.034时该桥隔震性能最优。

高烈度区长联大跨连续梁减隔震设计研究

长联大跨连续梁上部结构惯性力较大,传统延性抗震设计方法很难满足桥梁抗震性能需求,减隔震技术是解决这一问题的有效途径之一。对大跨度预应力混凝土连续梁的减隔震设计进行探讨,以传统盆式橡胶支座抗震方案作为对比对象开展液体黏滞阻尼器减震、双曲面球型隔震支座隔震研究。利用ANSYS建立全桥有限元计算模型,采用非线性弹簧单元COMBIN37模拟液体黏滞阻尼器,非线性弹簧单元COMBIN40及弹簧单元COMBIN14模拟双曲面球型隔震支座,输入50年超越概率2.5%的3条地震波进行非线性时程反应分析。研究结果表明:液体黏滞阻尼器减震效果明显,但其自复位功能差,震后残余变形大,不利于震后的修复;采用双曲面球型隔震支座,除边墩外其余各墩较均匀分担了地震荷载,墩身抗震性能得到充分发挥,减震效果优于液体黏滞阻尼器方案,且其具备自复位功能,震后修复难度较低,因此双曲面球型隔震支座方案为本桥的减隔震设计最优方案,该方案可为高烈度区大跨连续梁的抗震设计提供参考。

城际铁路长联大跨连续梁桥设计关键技术研究

随着我国城际铁路建设步伐的加快,长联大跨连续梁桥的应用越来越多,为解决长联大跨连续梁设计中的几个关键技术问题,依托西安北至机场城际铁路渭河特大桥的设计,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,建立主桥模型进行计算,研究该桥临时支座解除时机、地震效应特点、大梁缝轨道方案等诸多设计问题,解决了该桥的临时支座设计解除时机、抗震设计难度大和大梁缝轨道平顺性难保证等问题。研究表明,采用合理的临时支座解除时机、抗震设计方法和轨道方案等关键技术,能较好解决长联大跨连续梁桥在城际铁路中的应用难题。

长联大跨桥梁无缝线路力学特性与结构设计

随着桥梁跨度、联长的不断增加,复杂的梁轨相互作用给桥上无缝线路设计带来了巨大挑战。本文在总结桥上无缝线路计算理论和求解模型的基础上,以某长联大跨桥上无缝线路为例,对其力学特性和结构设计进行了系统研究。研究表明:(1)长联大跨桥上无缝线路纵向附加力较大,钢轨强度往往难以满足规范要求;(2)梁端设置伸缩调节器,可有效减小梁轨相互作用,放散钢轨纵向力;(3)梁端设置抬枕装置可有效缓解梁缝增大导致的轨道刚度不均匀问题,需与伸缩调节器配套使用;(4)长联大跨桥上轨道设置健康监测系统十分必要。

轨道交通中长联大跨连续梁桥抗震设计分析

新建西安北—机场线跨越渭河主河槽,主桥采用(50+8×100+50)m预应力混凝土变高度连续梁,桥址处地震烈度高,特征周期长,采用双曲面球型摩擦摆减隔震支座+黏滞阻尼器共同作用的减隔震方案进行抗震设计,利用大型通用有限元程序Midas进行桥梁地震动态时程计算分析,结果表明固定墩受E1地震控制,活动墩受E3地震控制,采用的双曲面球型摩擦摆减隔震支座+黏滞阻尼器共同作用的减隔震方案对轨道交通中长联大跨连续梁抗震设计是合理的.

高速铁路高墩长联大跨连续刚构桥上无缝线路设计研究

随着我国高速铁路的不断建设,高速铁路高墩长联大跨桥梁日益增多。鉴于该类桥梁上无缝线路设计经验较少,桥梁与无缝线路相互作用机理不易准确分析,无缝线路纵向附加力及墩台承受的纵向附加力分配不明确,导致了该类桥上无缝线路设计困难。文中选取了典型高墩长联大跨桥梁——贵广铁路幸福源双线特大桥作为研究对象,对该桥无缝线路布置进行了不设伸缩调节器铺设常阻力构件和部分常阻力部分小阻力扣件的计算分析研究。主要比较了轨道伸缩力,挠曲力以及轨道的稳定与强度等指标,通过研究得到了该桥无缝线路在不设伸缩调节器时,部分采用常阻力部分采用小阻力扣件的合理布置形式。

粘滞阻尼器在长联大跨连续梁桥抗震设计中的应用

以新建铁路乌拉山—锡尼线黄河特大桥为工程背景,运用通用有限元软件MIDAS对粘滞阻尼器在主桥(65+7×108+65)m连续梁抗震设计中的应用进行了分析研究。研究结果表明,粘滞阻尼器可大大提高长联大跨连续梁桥的抗震性能。

长联大跨复杂桥梁抗震设计及其方案优化

长联大跨连续梁桥因其跨越能力大、伸缩缝少等优点,应用较为广泛,且跨径联长有不断增大的趋势。该类桥梁在地震作用下的地震响应较为复杂,并且温度变形较大,受减隔震方案的支座选取及约束体系影响较大,在抗震设计时应予以考虑。本文以某长联大跨复杂连续梁桥为研究对象,建立有限元模型,对其抗震性能进行分析。结果表明:采用常规的设计方案不满足抗震要求,需进行减隔震设计。分别设计了单墩固定和双墩固定两种形式的墩梁连接方式,并从温度作用下产生的附加内力、伸缩缝位移、支座和墩柱的地震响应、减震率等方面进行了系统的对比分析,提出最优减隔震方案。分析表明:双墩固定方案的地震响应相对于单墩固定方案稍小,减隔震效率相对较高,且伸缩缝位移相对较小;双面摩擦摆+黏滞阻尼器方案地震响应最小,减震效果最好,但阻尼器易漏油,维护成本高;钢支座(边墩)+高阻尼橡胶支座(中墩)方案支座剪力偏大;综合考虑温度变化影响、地震响应、减震效果以及减隔震方案的可维护性和经济性等各方面的影响,双墩固定的钢支座(中支座)+高阻尼橡胶支座(边支座)方案较优。

跨海铁路大桥长联大跨度连续梁无缝线路研究

研究目的:以某跨海铁路大桥长联、大跨度连续梁桥无砟轨道无缝线路系统为研究对象,对结构受力与变形规律开展研究,提出(60+37×80+60)m连续梁桥上无砟轨道无缝线路铺设方案、钢轨伸缩调节器设置方案,分析列车运行条件下桥上无缝线路的动力特性,提出养护维修建议。研究结论:(1)在(60+37×80+60)m连续梁桥上,采用常阻力扣件或小阻力扣件时必须设置伸缩调节器;(2)列车以350 m/h通过主桥区域时,轨道和桥梁结构的振动特性指标和车辆行驶特性指标均满足规范要求;(3)在钢轨伸缩调节器影响区域内,轮轨的垂向力、轮重减载率均明显增大;(4)结合地震、风浪等偶然荷载因素,建议选用超大量程的伸缩调节器和梁端伸缩装置,加强混凝土连续梁伸缩调节区域轨道状态的在线监测与科学维护;(5)该研究结论可为长联大跨度连续梁无缝线路设计与建造提供借鉴和参考。

高烈度地震区长联大跨连续梁桥减隔震措施研究

随着高烈度地震区连续梁结构的广泛使用,高烈度地震区长联大跨连续梁桥的减隔震措施研究更加重要。本文结合渭河特大桥主桥(50+8×100+50)m预应力混凝土连续梁进行抗震研究,对采用摩擦摆支座和黏滞阻尼器共同作用的减隔震措施进行了计算分析。结果表明,该措施能够使桥墩共同分担地震效应,提高桥梁抗震性能。

长联大跨连续梁桥结构计算与参数敏感性分析

对一座长联大跨连续梁桥进行数值模拟分析,利用通用有限元软件Midas Civil建立有限元模型,对长联大跨连续梁结构在施工过程中的关键阶段进行应力和位移分析,并得出重要结论。同时对影响桥梁受力状态的各参数进行敏感性分析,并指出预应力、弹性模量、容重是影响桥梁状态的主要参数,而混凝土徐变是不可忽视的重要参数。分析方法和部分结论对同类桥梁的设计和施工具有一定的指导意义。

长联大跨曲线梁桥空间受力分析

利用通用有限元软件Midas/Civil建立有限元模型,对1座长联大跨曲线梁桥结构进行空间受力分析,并对不同荷载工况下不同曲线半径梁体的受力进行计算。通过分析不同影响因素下的箱梁内外腹板以及内外侧支座受力,得出了影响曲线梁桥空间受力的主要因素,对同类桥梁的设计有一定的指导意义。

长联大跨连续梁桥无缝线路布置方案

西安机场线渭河特大桥采用长联大跨连续梁,主桥连续梁联长900 m,最大温度跨度715 m,具有温度跨度大且多跨连续梁相接的特点,需合理设计无缝线路。针对该工况提出5个无缝线路布置方案,采用有限单元法进行无缝线路附加力计算,从钢轨强度、桥墩受力两方面进行方案比选后,现场调研国铁类似工况,确定最终推荐方案。得出结论:(50+8×100+50)m连续梁两侧梁端布置单向钢轨伸缩调节器,满足钢轨强度检算的要求且能有效减小相邻连续梁固定墩受力,无需布置双向钢轨伸缩调节器。

长联大跨公铁两用桥减隔震设计研究与应用

公铁两用桥通常位于跨越大江大河的咽喉位置,是重要的生命线工程。不同于斜拉桥和悬索桥等柔性结构本身具有长周期的特点,长联大跨公铁两用连续梁桥质量大、刚度大、抗震设防类别高、抗震设计困难,且超出了现行规范的适用范围。为研究这类结构的抗震设计方法及减震效果,以郑济铁路黄河公铁两用桥为项目背景,从概念设计的角度确定结构的抗震体系,研究长联大跨公铁两用连续钢桁梁桥的减隔震设计方法。通过减隔震设计和地震位移控制,安全评估地震作用下,中墩基础剪力反应减小40%以上,弯矩减小50%以上,支座地震位移约250 mm。实现了功能评估地震作用下保持正常使用状态,安全评估地震作用下保证生命安全、震后可恢复的性能目标。

长联大跨刚构-连续组合梁顶推合龙计算分析

长联大跨刚构-连续组合梁合龙段的施工对桥梁结构的变形和后期受力有非常重要的影响。合龙顺序、顶推力及压重的确定,可以优化长联大跨刚构-连续组合梁在施工阶段和使用阶段结构的变形,改善桥梁结构的受力。文章结合某铁路桥工程实例,进行长联大跨刚构-连续组合梁顶推合龙的计算,并对各种合龙方案的变形及应力进行对比分析,选择最佳的施工方案,并为类似工程的设计提供借鉴,即在优化合龙顺序及顶推力后结构计算指标仍不满足规范要求时,可以在跨中合龙之前悬浇段上施加一定的压重,不仅简单可行,而且效果明显、操作方便。此方法最大的优点是:提高了梁体截面尺寸的利用率,节省了工程材料,且成桥后梁体的线型更加合理。

长联大跨预应力混凝土连续箱梁病害成因分析及加固方案设计

结合广东省内某长联大跨预应力混凝土连续箱梁桥的工程实例,以有限元计算分析为基础,对该桥上部结构的各种病害进行了归纳整理和成因分析,提出了在箱室内部增设体外预应力和在腹板、顶板粘贴钢板的加固方案,方案能够显著的改善结构整体受力状况,提高截面极限承载能力,达到加固的预期目的,为其他类似工程的加固设计提供参考。

长联大跨复杂桥梁抗震方案的优化设计

随着国民经济的发展,道路桥梁的建设速度也十分迅猛,其中长联大跨度桥梁已成为路桥的重要组成部份。然而我国是地震多发国家,因此在进行长联大跨度桥梁的设计中要特别重视其抗震性能要求。为了充分了解影响长联大跨度复杂桥梁的抗震性能的相关因素,针对某连续梁桥工程,通过建立有限元模型,对支座形式和约束体系对抗震性能的影响进行研究,进而优化抗震设计方案。