帕德玛大桥铁路连接线无砟轨道系统设计

研究目的:帕德玛大桥铁路连接线是孟加拉国首条铺设无砟轨道的铁路,也是我国工程技术人员首次在120 km/h、25 t轴重客货共线条件下开展的大跨钢桁梁上无砟轨道设计和简支梁上无砟道岔设计,设计过程中面临着结构限界和轨道自重受限、2350 mm超宽梁缝及7.5‰超大梁端转角、简支梁上无砟无缝道岔群布设等难题,亟需对轨道结构及部件开展系统研究,以指导铺轨实践。研究结论:(1)提出了底座板与桥面板一体化设计的单层长枕埋入式无砟轨道,克服了大跨度钢桁梁上结构限界和轨道自重受限的难题;(2)研发了±800 mm调整量梁端伸缩装置及钢轨伸缩调节器一体化装置,解决了2350 mm宽梁缝、7.5‰梁端转角条件下的轨道结构自适应调整问题;(3)基于“岔梁墩一体化”模型开展了岔桥相互作用分析,解决了25 t轴重条件下简支梁上的无砟无缝道岔群设计难题;(4)上述创新实践指导了孟加拉国首条无砟轨道铺设,对海外工程复杂桥梁结构上无砟轨道设计具有一定的参考作用。

基于全空域跟踪的椭球型天线桁架设计及标校方法

为满足某卫星工程的测控需求,进一步提高测控网综合测控能力和覆盖范围,提出了一种新型空间椭球天线桁架结构形式及标校方法,满足了全空域、大跨度和高精度的要求。依据大跨度空间桁架理论及有限元分析结果,采用单层空间椭球面网壳的天线桁架构型,通过优化杆件截面、网架形式、跨度和高度等参数实现了对天线桁架承载力的有效分配,合理设计了空间椭球桁架结构及连接方式,并进行了椭球型天线桁架的加工。通过现场测试标定与系统联调,设计加工的椭球型天线桁架达到了系统整体的接收G/T值、第一旁瓣、差波束零深、位置精度和高刚度要求,解决了大型阵列长期运行中定期频繁标校难题,对大尺度阵列天线桁架的设计具有一定的参考意义。

大型油罐智能喷砂除锈系统设计及动力学分析

为满足油田对于大型油罐环保高效除锈设备的需求,根据油罐具体结构和除锈技术,设计了一套工作于油罐内壁的智能喷砂除锈系统,系统包括罐内的旋转式桁架轨道、特殊机械手、运输小车、爬壁小车和罐外的喷砂回收装置,该系统提高了除锈作业的工作效率和自动化水平,避免了除锈过程中的粉尘污染。建立系统的动力学数学模型,通过刚体动力学仿真,分析了系统构件运动状态和关键部件承重轮的受力状况。通过刚柔耦合动力学仿真,比较桁架轨道不同高度的位移轨迹,得到最大跟随位移为16 mm,系统能够满足除锈工作的性能要求。

公铁两用斜拉桥斜拉索更换一体化技术研究

针对公铁两用斜拉桥斜拉索更换设计-施工-监控一体化技术的空白,以国内首座公铁两用斜拉桥——芜湖长江大桥(主跨312 m双塔双索面矮塔斜拉桥,共128根斜拉索,采用1670 MPa直径7 mm镀锌平行钢丝,长41.624~123.042 m)的3根斜拉索(短索、中长索、长索)更换工程为背景,对涉及的设计、施工、监控技术进行研究。在斜拉索更换设计阶段,分别采用MIDAS Civil和ANSYS有限元软件建立全桥整体模型和被拆索的梁端钢锚箱局部模型,分析卸索和张索工况下的索力重分布、主梁线形、桥塔塔顶偏位、钢桁梁杆件应力、钢锚箱局部应力、轨道线形影响。计算结果表明:斜拉索更换过程中该桥各项参数(线形、索力、应力)均满足规范要求,换索过程可以保证结构及行车安全。斜拉索更换施工采用四级分级卸载和分级张拉的施工方法,确保了斜拉索更换时的结构状态变化缓慢可控。斜拉索更换施工过程中采取了全过程综合监测监控技术,对结构响应进行全过程监控。监控结果表明:斜拉索索力、主梁线形、杆件应力、桥塔塔顶偏位、铁路轨形指标的实测值与理论值吻合较好,且在规范要求的合理范围内。该桥斜拉索更换后结构响应及轨道形位均恢复至初始状态。

杭州湾跨海铁路大桥中航道桥设计

杭州湾跨海铁路大桥中航道桥采用主跨448 m的三塔钢桁梁斜拉桥,设计通行双线高速铁路。结构支承体系采用塔梁分离、塔墩固结形式,中塔设置固定支座、边塔设置纵向弹簧支座。主梁采用下承式钢桁梁,2片主桁,三角形桁式,桁高14 m、桁宽15 m、节间长度14 m。桥塔采用钢筋混凝土钻石形桥塔,塔身采用C55混凝土,中塔高202 m,边塔高198.5 m。斜拉索采用直径7 mm平行钢丝,钢丝标准抗拉强度为1770 MPa,空间扇形双索面布置,全桥共180根斜拉索,索梁锚固采用双腹板钢锚箱结构,索塔锚固采用钢锚梁结构。桥塔基础采用直径2.5 m的钻孔桩基础。针对复杂海洋环境,混凝土结构和钢结构分别采用环氧钢筋、外表面涂装等耐久性设计。全桥施工阶段和运营阶段结构受力分析表明,无砟轨道平顺性指标满足高速列车行驶要求,桥梁结构各项指标满足规范要求。

长联大跨度连续钢桁梁无砟轨道施工线形控制

郑州万滩黄河公铁大桥主桥(112+6×168+112) m连续钢桁梁的结构复杂,跨度大,温度敏感性高,为了保证无砟轨道线形满足设计及规范要求,在无砟轨道施工前对连续钢桁梁进行施工线形控制试验,测量其施工挠度。采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型得到理论挠度。对比挠度的实测值和理论计算值,从而修正有限元模型中连续钢桁梁的理论刚度,制定无砟轨道施工线形控制措施。结果表明,连续钢桁梁挠度的理论计算值是实测值的1.35倍,应将理论刚度增大到原设计值的1.35倍。为了能够较为准确地预测出无砟轨道的施工挠度,应不断修正有限元模型中连续钢桁梁的理论刚度。

京张高铁官厅水库特大桥总体设计及创新技术

官厅水库特大桥为冬奥会交通保障项目京张高铁重点工程"一桥两隧"中的"一桥",全桥长9077.89 m,是全线重点工程。主桥跨越北京市备用水源地、一级水源保护区官厅水库库区,环保要求极为严苛。大桥设计采用多孔曲弦钢桁梁桥式,主桥长度880 m,上部结构为华伦式桁架、钢-混组合桥面,下部结构采用双柱式桥墩,为减少地震位移主桥两端设置阻尼器。桥上铺设CRTSⅠ型无砟轨道,通过整体-局部刚度匹配,控制了桥轨变形,列车设计速度达到350 km/h。主桥采用大跨度顶推法施工,配合超耐候钢桥防腐涂装、长寿命开放式桥面雨水收集系统等创新技术,大幅降低桥梁施工、线路运营、维修养护对官厅水库水体的影响,保护了环境。配套研发了曲弦桁架智能检查车,非检修期可自主装卸回库贮存保养。

超高层导轨式爬架安全施工技术

调度通讯楼工程采用桁架导轨式爬架施工技术。桁架导轨式爬架由架体、升降承力结构、防倾防坠装置和动力控制系统四部分构成。通过桁架导轨式爬架安装、防护、升降、拆除技术的应用,保证了工程质量,取得了预想中的经济效益及社会效益。

中俄铁路钢桁梁桥设计活载标准对比研究

在同江黑龙江铁路特大桥钢桁梁设计过程中,结合中、俄两国规范对钢梁设计的有关规定、以及设计活载标准进行了对比分析,研究了我国钢桁梁设计的预留活载情况,为同时通行中、俄两国列车的钢桁梁设计提供了理论依据,同时,为类似的国际铁路桥梁设计提供参考。

大跨度钢桁架滑移施工技术

国家会议中心工程选用滑移施工技术安装,不但解决了现场机械起重能力不能满足吊装要求,并且存在一定范围盲区的大跨度桁架的问题,而且节约了成本,降低了施工的难度,使施工质量和施工的安全得到了保证。

客货共线大跨度简支钢桁梁桥梁轨相互作用

以黄韩侯铁路上某156m大跨度简支钢桁梁桥为背景,采用理想弹塑性道床阻力模型,建立了轨-梁-墩一体化空间有限元模型,对钢桁梁桥上钢轨伸缩力、挠曲力、制动力以及断轨力分布规律进行了分析,探讨了相邻简支梁支座布置、桥墩顶纵向刚度、小阻力扣件布置等设计参数对钢轨纵向力的影响.研究表明:钢轨伸缩力为主要控制性荷载;相邻简支梁宜采用与钢桁梁相同方向的支座布置方式;随墩顶刚度的增加,钢桁梁桥上钢轨伸缩力和挠曲力增大,制动力减小;在钢桁梁桥上采用小阻力扣件即可以减小约36%的钢轨伸缩力.

高速铁路钢桁结合梁桥结构噪声预测研究

为了解高速铁路钢桥结构噪声辐射特性,基于车-线-桥空间耦合振动理论和统计能量分析原理,提出高速铁路钢桥结构噪声预测模型,对其辐射噪声空间分布规律和结构各部分声贡献量进行分析。该预测模型采用空间板梁混合有限元模型进行车-线-桥空间耦合振动分析,得到桥面板的振动速度时程,经FFT变换后得到频域内的结果,作为后续统计能量模型的输入。通过求解统计能量平衡方程,得到系统振动能量分布和传递结果,根据振动声辐射理论,求得桥梁结构噪声。对64m钢桁结合梁的分析结果表明:钢桥结构噪声波阵面为略显纺锤形的柱面波;纵、横梁和主桁为主要声源;纵、横梁和主桁的噪声峰值频段分别为1 000 Hz和630 Hz;随着至线路中心线的距离增加,近主桁辐射结构噪声衰减最快;近场噪声衰减速度比远场快。

简支钢桁梁铁路桥拖拉换梁施工技术

某黄河铁路特大桥是一座24×49.1m简支钢桁梁桥,运营多年后经检测发现多种病害,改造方案为将原钢桁梁更换为钢箱梁结构。为减小对桥位处自然环境及桥下交通的影响,同时实现快速施工,采用了一种新、旧梁首尾相连,拖拉换梁的施工方法。拖拉施工前,完成旧梁拆除支架、新梁拼装支架、墩顶滑道梁及梁底轨道梁的安装,并将各跨梁体之间通过临时连接构造实现简支变连续的体系转换,借助设置于一端的两台350t同步千斤顶牵引拖拉梁体,循环进行梁体拖拉→旧梁拆除、新梁安装工作。施工过程中对拖拉同步性进行严格控制,对梁体横向偏位进行实时监控。实际换梁施工结果表明该种施工技术安全可靠。

思贤窖大桥四线铁路宽桁斜拉桥关键技术研究

研究目的:贵广铁路思贤窖特大桥主桥为(58.5+109.25+230+109.25+58.5)m四线铁路斜拉桥,为国内首座四线铁路采用两片主桁的大跨度宽桁斜拉桥。主梁采用两片主桁,桁宽24 m,主桁采用三角形桁式,桥面系采用带边纵梁和水平K撑的密横肋体系。本文对宽桁断面、桁式以桥面系构造和动力性能等关键技术进行了研究,为类似工程提供参考。研究结论:四线铁路宽桁斜拉桥,四线横梁跨度大,梁跨中、端部弯矩巨大,传递给主桁的面外弯矩较大。研究表明:无吊杆无竖向K撑横断面的三角形主桁桁式,有效地减小横梁跨度,同时每个下弦节点处的两根腹杆共同承受面外较大弯矩。带水平K撑和边纵梁的桥面系,通过改变力的传力途径,使主桁只受节点力,改善了横梁和主桁的受力。通过对宽桁断面、桁式以及对带边纵梁和水平K撑密横肋体系桥面系的创新性研究,成功地解决了四线铁路宽桁斜拉桥设计中的技术难题。

一种新型钢筋桁架轨枕技术的研究

研究目的:为解决城市轨道交通无砟轨道中常用短轨枕和长轨枕存在的固有不足,通过研究提出一种新型钢筋桁架轨枕结构。借鉴高速铁路双块式轨枕的技术经验,结合城市轨道交通工程的实际情况,在力学计算分析的基础上,提出合理的钢筋桁架轨枕结构型式尺寸及设计技术要求,从而为城市轨道交通无砟轨道设计提供借鉴。研究结论:(1)为适应不同的制造条件,研究提出两种类型的钢筋桁架轨枕:单组桁架方案和双组桁架方案,单组桁架方案轨枕适用于利用目前城市轨道交通传统的轨枕制造技术制造,双组桁架方案轨枕适用于新建轨枕厂采用机械化流水线方式制造;(2)推荐的单组桁架方案轨枕结构为:一组钢筋混凝土轨枕块通过3根纵向主筋和横向、垂向连接钢筋组成的一组桁架连接成为整体,钢筋桁架埋设于轨枕块内,不伸出轨枕底部;(3)推荐的双组桁架方案轨枕结构为:一组钢筋混凝土轨枕块通过2组波纹形钢筋桁架连接成为整体,钢筋桁架上部钢筋埋设于轨枕内,下部伸出轨枕底部;(4)轨枕块的型式尺寸:轨枕块长540 mm,上宽260 mm,下宽280 mm,高度170 mm,采用C50钢筋混凝土结构;(5)通过力学计算分析,钢筋桁架轨枕在不同的荷载作用下,满足结构受力和变形要求;(6)研究的钢筋桁架轨枕在深圳市城市轨道交通三期工程的7、9、11号线中已大规模铺设,实施效果良好;(7)该研究成果可在城市轨道交通项目上推广应用。

基于复合材料轨枕的重载单线铁路栓焊下承桁梁动力响应分析

面向复合材料轨枕在重载铁路的适应性,针对基于木枕与复合材料轨枕的重载单线铁路栓焊下承桁梁进行动力响应分析,深入探究货车不同速度下穿过桥梁时车辆、轨枕、桥梁的动力性能,以了解木枕与复合材料轨枕受力与变形状况。结果表明,对于车辆来讲,不同车速状态,轮重减载率与车体振动都能满足标准规范,木枕或复合材料轨枕铺装时,动力响应并不存在明显差异;不同类型轨枕铺装时,桥梁来讲,不同车速状态,跨中垂向位移与加速度都明显低于标准阈限值,可在很大程度上满足形成安全需要;复合材料轨枕应力显著较大,但变形并不显著,不论应力或变形都与复合材料轨枕许用应力或变形相差甚远;复合材料轨枕的距力作用点周围的轨枕受载相对较大,但是差异并不显著,可考虑为相一致。

重庆市曾家岩嘉陵江大桥设计简介

重庆市曾家岩嘉陵江大桥为135 m+270 m+135 m公轨两用刚性悬索加劲连续钢桁梁桥。介绍该桥总体设计、各部分的构造及施工方案,为同类桥梁设计提供参考。

考虑节点刚域影响的钢-混组合桁架梁桥行车动力响应分析

为研究节点刚域对钢-混组合桁架梁桥行车动力响应的影响规律,以某新建桥梁为例,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展列车-轨道-桥梁耦合系统振动响应研究.分别采用有限元方法建立考虑节点刚域的轨道-桥梁子系统整体三维模型;采用多刚体动力学方法建立31自由度车辆子系统模型,应用轮轨空间滚动接触模型模拟轮轨间可分离的接触关系.首先分析了节点刚域对桥梁自振特性的影响;继而研究了节点刚域和行驶线路对列车走行性以及桥梁整体和局部杆件动力响应的影响.结果表明:考虑节点刚域显著提高桥梁刚度;同时,桥梁的竖向振动位移峰值和加速度峰值减小30.00%~35.15%;钢腹杆内力显著提升,其中弯矩会增大90.41%~224.02%;但节点刚域对列车行车安全性指标影响较小.双线行车较单线行车引起的桥梁动力响应显著增强,其中横竖向加速度峰值将分别增大114.29%和100%;钢腹杆的应力有所增加,但并非成倍增加.建议在研究钢-混组合桁架梁桥行车动力响应时考虑节点刚域的影响.

钢桁梁梁端横向伸缩对轨道几何形位的影响

为研究钢桁梁梁端横向伸缩对有砟轨道几何形位的影响规律,运用有限单元法,建立线-桥横向分析的计算模型,对在日温差作用下钢桁梁梁端相对路基伸缩时有砟轨道几何形位的变化及其影响因素进行分析。结果表明,钢桁梁相对路基发生横向伸缩后会使有砟轨道线路产生较大的横向位移和方向变化率,但对轨距影响不明显;梁端伸缩时,道床、扣件横向阻力对轨道横向位移的影响很小,且其增大到正常值之后,轨道方向变化率受其影响也很小;钢桁梁横向固定支座和线路中线间的距离是影响轨道几何形位变化的主要因素,当其控制在6.7 m以内时,轨道的最大横向位移小于2 mm,方向不平顺变化率小于1‰。

同江黑龙江铁路特大桥设计

同江黑龙江铁路特大桥是连接我国黑龙江省与俄罗斯联邦犹太自治州的首座跨越黑龙江的过境桥梁,桥梁设计同时满足中、俄两国设计规范要求。中方主桥采用跨度为144m、108m的钢桁梁桥,144m主桁采用三角再分形桁式、108m钢桁梁采用华伦桁式;钢桁梁的纵梁连续、下平纵联与纵梁及横梁联结而参与主桁共同作用;桥面采用能够通行不同轨距中、俄列车的单线套轨形式;在纵梁上铺设预应力混凝土无砟轨道板。引桥采用32m预应力混凝土简支箱梁桥。根据该桥所处严寒环境提出钢材交货技术条件以及钢结构焊接低温冲击韧性技术要求。