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。

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。

连续梁桥上单元板式无砟轨道纵向变形的控制

研究目的:大跨度桥上铺设单元板式无砟轨道所诱发的梁轨相互作用问题较之普通桥上无缝线路更为复杂,其纵向变形控制在既有规范和工程实践应用中存在不足。本文采用有限元方法建立线-板-桥-墩一体化计算模型,研究连续梁桥墩纵向水平刚度对单元板式无砟轨道无缝线路各部件受力及变形的影响,并提出无砟轨道纵向变形控制指标,为桥上铺设单元板式无砟轨道无缝线路提供理论依据。研究结论:(1)桥梁伸缩荷载下,通过铺设小阻力扣件可显著降低凸台周围树脂变形;列车制动荷载下,铺设小阻力扣件并不能有效降低树脂变形;(2)在伸缩荷载或断轨作用下,增大桥墩刚度并不能降低树脂变形量,但对于制动荷载,增大桥墩刚度可以显著降低树脂变形量,为确保树脂层变形低于3 mm,树脂层刚度最小值为70 kN/mm;(3)对于(60+100+60)m连续梁,铺设常阻力扣件时,轨温变化幅度高于40℃时需要铺设钢轨伸缩调节器,轨温变化幅度为30℃时满足无砟轨道强度和纵向变形要求的桥墩刚度限值为1 800 kN/cm;(4)该研究结论可为桥上无砟轨道设计提供一定的理论依据。

采用小阻力扣件的单线连续梁桥墩纵向刚度限值研究

基于梁轨相互作用原理,建立桥上无缝线路线桥墩一体化模型,研究主桥铺设小阻力扣件下单线连续梁桥墩纵向水平刚度的限值。研究结果表明:在主桥铺设小阻力扣件下,钢轨伸缩附加应力最大值与连续梁温度跨度及桥墩刚度近似呈线性关系;轨道结构稳定性和钢轨断缝对桥墩刚度限值均不起控制作用,桥墩刚度限值仅由钢轨强度控制;连续梁温度跨度较大时,桥墩刚度限值与温度跨度近似呈线性关系,对于温度跨度为240 m的连续梁,轨温变化幅度为50℃、40℃和30℃时,连续梁固定支座处桥墩刚度限值分别为1 282、522、226 k N/(cm·线)。

南京地铁1号线高架桥无缝线路纵向力的研究

根据南京地铁1号线高架结构梁轨设计的需要,进行桥梁与轨道相互作用的专题研究,提出优化的线路设计参数和连续梁无缝线路纵向力的计算方法,以及桥墩水平线刚度的取值,使高架桥结构的梁轨结构设计更加匹配、协调和经济合理,实现总体优化。

客货共线32m简支梁桥上无缝线路纵向力研究

为研究客货共线铁路32 m简支梁桥上梁轨相互作用规律,建立线-桥-墩计算模型,分析桥梁跨数、线路纵向阻力、桥墩纵向水平刚度和列车荷载图式类型对桥上无缝线路的影响。结果表明:随着桥梁跨数增加,桥上无缝线路纵向力增大,达到10跨时趋于稳定;随着线路纵向阻力增大,桥上无缝线路纵向力增大,梁轨相对位移减小;随着桥墩纵向水平刚度增大,伸缩力、挠曲力增大,制动力和梁轨相对位移减小;挠曲力和制动力随列车荷载图式竖向荷载增大而增大。建议桥上无缝线路检算选取10跨简支梁;有砟轨道轨枕选型应综合考虑桥上无缝线路受力和变形;铺设Ⅲ型混凝土轨枕时简支梁桥的桥墩纵向水平刚度(双线)不小于350 kN/cm;客货共线铁路货运量达到重载铁路等级时应增大桥墩纵向水平刚度。

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。

客货共线铁路40 m跨度混凝土简支箱梁桥墩设计

在墩顶纵向水平线刚度限值分别取550,1200 kN/cm条件下,对客货共线40 m跨度混凝土简支箱梁桥墩进行设计及检算,从而明确桥墩构造尺寸和配筋的控制条件。结果表明:按墩顶纵向水平线刚度限值取550 kN/cm初步设计得到的桥墩构造尺寸满足桥墩在主力、主力+附加力、主力+断轨力工况作用下的墩身受力检算要求,满足墩顶位移容许值要求;桥墩墩身构造尺寸由墩顶纵向水平线刚度限值控制,配筋由地震力控制;按墩顶纵向水平线刚度限值取1200 kN/cm设计时,在各工况作用下截面合力偏心距、混凝土压应力、墩顶位移均有所减小,但桥墩构造尺寸增大,混凝土、钢筋用量增加。仅通过增加墩身尺寸来满足更大的墩顶纵向水平线刚度限值要求的方案经济性较差。