连续梁桥跳车冲击下车桥耦合振动响应分析

为研究车辆在不同工况下发生跳车对变截面连续梁桥动力响应的影响,文章选用1/4车辆模型,采用D’Alembert原理建立车辆振动平衡方程;基于Euler-Bernoulli梁理论将变截面连续梁划分成多个微段并进行受力分析,建立桥梁振动平衡方程,采用模态坐标法考虑振型的正交性对方程进行简化,与车辆振动方程联立得到车桥耦合振动方程,最终理论推导出跳车冲击过程中的车桥耦合振动平衡方程;利用MATLAB自编程序求解车桥耦合振动方程,得出车桥耦合动力响应。研究表明:当跳车高度不断增加时,桥梁动力响应持续加重,位移最大值逐渐增加;当不同桥跨跨中发生跳车时,跳车跨位移响应最大,距离跳车跨越远,位移响应越小。

高速铁路大跨度连续斜拉桥上梁端一体化装置性能研究

目前大跨度斜拉桥上铺设无缝线路,梁端处需设置梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器以降低钢轨产生较大的附加应力,但此结构无法协调较大的梁轨相对位移,应用范围有限。为此,提出了一种梁端一体化装置结构,能适用于较大的梁缝伸缩情况且伸缩阻力较小,经过现场应用效果良好。针对时速350 km下高速列车能够平稳通过大跨度斜拉桥无缝线路梁端的要求,建立了相关三维梁端车-线-桥耦合模型,确定了轮轨接触关系,验证该结构在大跨度斜拉桥下对于高速列车平稳运行的适用性。结果表明:温度和梁端转角作用下钢轨会产生一定变形,钢轨垂向变形大于横向变形,最大垂向位移达到15.71 mm。对比仅施加德国低干扰不平顺谱,叠加温度或梁端转角变形后行车过程中的梁端一体化装置动力响应增大,且对钢枕振动垂向加速度的影响较为明显,从38.92 m·s^(-2)上升至48.69 m·s^(-2),增加25.1%。相比之下,极限拉伸状态比极限压缩状态下行车过程中的梁端一体化装置结构响应大,钢枕垂向加速度从40.64 m·s^(-2)上升至62.39 m·s^(-2),增加53.5%,应在高温拉伸状态下对梁端一体化装置性能进行定期检测。梁端一体化装置在以上工况下的响应均满足标准规范要求,本研究可为其在列车高速运行通过大跨度斜拉桥梁端时的铺设提供参考。

高铁桥梁震时行车安全性评价的梁端变位限值研究

地震时桥梁端部易产生变位,对桥上列车的行车安全构成威胁。为研究基于梁端变位对震时列车行车安全性进行评价的方法及相应限值标准,建立车轨耦合振动模型。将梁端变位对应的轨道变形曲线作为静态不平顺施加到轨道上,地震导致的轨底激励以正弦波的形式通过大质量法作用于轨底,分析给定梁端变位、轨底激励及运行车速对列车行车安全性的影响。研究结果表明:列车脱轨风险与三者均正相关,因此在确定地震时梁端变位限值时应同时考虑三者的影响。通过二分法搜索得到不同频率和幅值的正弦激励下、列车以不同车速运行时,脱轨系数和轮重减载率达到限值时对应的3种形式梁端变位的界限值,取97.5%保证率得到不同车速对应的梁端变位限值。以5跨高铁32 m标准跨简支梁桥为例,进行地震作用下车-轨-桥耦合振动分析,得到按动态方法确定的梁端变位临界值,通过与按静态变位加轨底激励计算得到的震时梁端变位限值进行对比,验证了所提出的变位限值的正确性。依据所提出的方法和梁端变位限值,可采用地震下桥梁动力分析代替车轨桥耦合振动分析对高铁列车震时行车安全做出快速评价。

基于梁端残余变位的高铁列车震后行车安全评价方法

地震后受损桥梁的行车安全问题直接关系到抗震救灾生命线能否贯通。通过数值模拟得到4种典型梁端残余变位形式对应的轨道变形曲线,将其作为轨道不平顺施加到轨道上,建立了车轨耦合振动模型。分析了不同程度的4种梁端变位对以不同车速行驶的高铁列车行车安全的影响。通过二分法逼近的方式确定了不同车速下脱轨系数和轮重减载率超限时对应的4种梁端残余变位界限值,通过将震后梁端残余变位响应值(计算值或观测值)与限值进行比较,可在无需进行车轨桥耦合振动分析的情况下对高铁列车震后行车安全做出快速评价。

大跨度桥梁线桥一体化检测监测系统技术方案及应用

针对大跨度桥梁普遍存在的实测成桥线形与设计线形存在差异、梁端区域轨道状态不好、养护维修缺乏标准等问题,结合大跨度桥梁技术特点,从环境监测、桥梁健康监测、桥梁/轨道线形监测、车辆运行状态(轮轨力)监测、钢轨伸缩调节器状态监测、周期性检测等多个方面构建前端检测监测系统;基于环境-车辆-轨道-桥梁的架构及前端检测监测数据,搭建具备数据采集、设备信息管理、数据展示、综合分析、系统管理五大功能的线桥一体化数据分析系统,以全面掌握线桥状态。该系统在五峰山长江公铁大桥开展初步应用,取得了良好效果。

桥头软基粉喷桩处理现场试验研究

在软土地基上修建高等级公路中 ,桥头跳车问题是一个技术难题。在国内目前解决这一问题常用方法是采用粉喷桩处理桥头软基 ,以达到减小差异沉降的目的。本文介绍了在杭州市绕城高速公路 (北线 )桥头粉喷桩处理中进行的地表沉降、分层沉降、水平位移、孔隙水压力、土压力、桩身应变等项目的现场测试成果 ,并以此对粉喷桩作用机理及其处理效果进行分析。

桥头跳车引起的路面受力计算分析

桥头路面沉将导致路、桥过渡段纵坡几何不平顺,由此引起桥头跳车现象。桥头跳车现象将导致路面受力显著的变化。通过建立简化的车辆运动双轴动力模型,得出在桥头跳车过程中车辆的动力振动方程,进而考虑桥头跳车现象中车辆运动的各种边界条件,给出该方程的解析解。结合工程实例计算,对高等级公路跳车过程中后轮对路面作用力进行分析,由此揭示车辆驶向和驶离桥面时车轮对路面作用力的变化情况,可供桥头路基路面沉降分析及相应的设计规范或规定的制定参考。

软土地基台后回填EPS轻质混凝土沉降分析

基于软土地基上已建桥梁桥头过渡段经常存在严重的路桥沉降差现象,将EPS混凝土作为台后换填料来替换原来的回填宕渣填筑,可以有效地减小路桥过渡段的沉降现象。建立EPS轻质混凝土换填的有限元简化模型,拟计算路表沉降变形曲线,并与普通回填宕渣填筑的工后沉降进行对比分析,最后与结合现场实测结果比较。研究结果表明:采用EPS轻质混凝土换填可以减小桥台后路桥沉降差,延续混凝土整体性能良好的特点,有效地解决台后填筑物对旧桥桥台推挤严重的问题,缓解桥头跳车现象;另外,通过与一般回填宕渣填筑台后路基产生沉降做比较,EPS轻质混凝土有明显的优势。

高等级公路桥头跳车的综合分析和防治

桥头跳车是道路运行过程中经常出现的现象 ,迄今为止还没有找到能够完全消除这一公路病害的方法。本文试从分析高等级公路桥头跳车病害的成因机理出发 ,介绍了几种常用的桥头软基处理方法并加以比较 ,同时也提出了一些施工工艺及结构设计上的有益建议 。

考虑瞬时脱离的列车作用下桥梁振动分析

采用非线性Hertz接触理论,并将其线性化,推导了考虑车轮瞬时脱离的车-桥耦合分析单元,解决了传统分析中"车轮密贴"假设的不足;应用形成矩阵的"对号入座"法则建立了耦合系统动力方程,并给出了其组装和求解思路;编制了相应计算程序,对现有铁路桥梁进行了分析。结果表明:车桥共振时,桥梁动力响应会显著增大,而移动力模型结果更偏于安全,脉冲型不平顺会激起强烈的高频振动,使桥梁加速度响应显著增加;未发生脱离时,考虑和不考虑脱离模型所得结果一样,而发生脱离时,后者结果将不准确,而前者准确模拟出了脱离现象;应采用考虑车轮脱离的模型进行车-桥耦合振动分析,同时应重视线路养护维修和桥梁变形控制。

大跨度悬索桥梁端竖向折角对列车走行性的影响研究

大跨度桥梁较为柔性,易产生梁端竖向折角,过大的梁端竖向折角会影响列车的安全性和舒适性。有代表性地选取较为柔性的大跨度公轨两用悬索桥作为工程背景,基于车-桥耦合动力仿真数值计算方法,采用自主研发的桥梁科研分析软件BANSYS(Bridge ANalysis SYStem),分析列车进桥及出桥全过程中车辆和桥梁的响应,对比不同车辆运行方式、不同车速、不同车载状态下的响应,讨论大跨度悬索桥梁端竖向折角对列车走行性的影响,进一步提出减小梁端竖向折角的措施。研究结论对大跨度轨道交通桥梁的运营安全具有指导意义。

上海长江大桥主桥竖向容许刚度研究

上海长江大桥轨道交通与道路交通处于同一桥面,且公路车道明显多于轨道交通,因此如何确定大桥合理的竖向刚度设计值是桥梁建设中的关键技术之一。以列车过桥走行性为控制因素,首先采用传统方法将活载产生的桥梁挠曲线静态线形作为轨道车辆行走时的不平顺的激励,初步确定满足列车走行性时的桥梁设计的竖向刚度最小限值,然后采用道路车辆、轨道列车与桥梁共同耦合振动的分析方法进行车桥动力响应计算,分析2种方法计算结构的差别,并对前述大桥刚度最小限值进行修正,最后提出上海长江大桥主桥容许的竖向刚度最小设计限值。

透水性混凝土桩在桥头跳车处治中的适用性研究

桥头跳车现象作为高速铁路、公路建设的质量通病,严重影响了行车的舒适性和安全性。为降低桥头跳车的危害,本文结合正在施工的济(南)东(营)高速公路,对透水性混凝土桩在桥头跳车处治中的适用性进行了研究。结果表明:透水性混凝土桩单桩承载力高、透水性强,有利于压缩层在施工期的排水固结,可有效减小软土地基的工后沉降量,对于处治8 m以下路基填高的小桥涵及桥头地基效果明显。研究结果为黄泛平原区透水性混凝土桩处治桥头跳车问题提供了理论依据。

德日中三国规范关于梁端竖向折角限值的对比

梁端竖向折角是桥梁设计的控制性因素,合理确定其限值标准对结构安全和车辆走行性非常重要。本文介绍德、日、中三国铁路桥梁规范梁端竖向折角限值的相关规定,分析三国规范相关标准的取值依据,对比相同荷载条件下三国规范取值的差异,提出中国现有规范有待完善,讨论大跨度桥梁梁端竖向折角的特殊性。研究结果对轨道交通桥梁设计具有一定参考价值。

高速公路防止桥头跳车若干措施的应用

根据乍嘉苏高速公路的特点,针对高速公路桥头跳车形成的原因,从设计、施工等方面着手,对桥头跳车进行了综合治理,取得了很好的效果。

湿陷性黄土地区高等级公路桥头跳车病害成因分析及整治措施研究

桥头跳车病害长期以来作为公路建设领域的一个质量通病,不但影响车速,降低行车质量,而且会影响到桥梁使用寿命,严重的跳车甚至导致汽车弹簧钢板折断,是道路交通安全的一个重要隐患。为了研究湿陷性黄土地区高等级公路的桥头跳车病害,收集和查阅了相关的研究成果和期刊文献,并且结合了湿陷性黄土地区的地域特点和高等级公路的道路特点,全面综合分析了湿陷性黄土地区的桥头跳车病害类型、影响因素,提出了具体有效整治措施和建议。

路桥过渡段施工问题研究

在路桥过渡段施工时,会因基础不同、防水措施不足、施工质量等问题产生显著的沉降差异,从而引起桥头跳车现象。路桥过渡段的施工,应做好施工勘察设计工作、处理好软性地基、选好台后填筑材料、做好台背排水、压实填土,减少台后路基的沉降,提高路基的刚度,尽力实现路桥刚柔平稳过渡,达到防治桥台跳车的目的。

提速客车通过限速钢桥的试验和动力分析

研究了提速客车车辆的动力性能 ,与空载货车相比 ,客车的脱轨系数 ( Q/ P)小 ,脱轨安全度不是桥梁横向刚度限值的控制因素。根据实测试验数据和车桥耦合振动理论分析 ,当提速客车以 14 0 km· h- 1和 160 km· h- 1的车速通过限速半穿式钢桁梁桥及下承钢板梁时 ,车辆具有富裕的脱轨安全度 ,车辆舒适度达到良好等级 ;桥梁跨中横向振幅 Amax随车速增加增大 ,但 Amax的绝对值较小 ,未超过 1978年检规的参考限值。本文分析了提速客车以 160 km· h- 1 的车速通过 3 2 m下承式钢板梁桥时的竖向共振特性 ,竖向共振没有使主梁动挠度最大值增加 ,不是桥梁竖向刚度的控制因素。文章最后讨论了钢桥横向振幅出现跳跃点的现象 ,建议当过桥车速超过 14 0 km· h- 1

高速公路桥头跳车成因分析及处治对策

针对高速公路容易产生桥头跳车现象进行了分析,并结合沪蓉西高速公路建设对桥头跳车的处理措施,提出减少桥头跳车的处治对策,以克服和改善桥头跳车现象,有很大的实际意义。

高等级公路桥头跳车治理对策

桥头跳车是高速公路开放通车后的质量通病之一。在众多的治理对策中 ,用土工格栅治理桥头跳车无论是经济上还是治理效果上都比较令人满意 ,值得推广。