重载列车提载对简支T梁桥动力响应的影响

为研究重载列车提载对既有铁路简支T梁结构动力响应的影响,以常用跨度16、20、24和32 m预应力混凝土简支T梁为例,建立重载列车-轨道-桥梁三维耦合精细化有限元模型;选取朔黄铁路线上一座典型预应力混凝土简支T梁桥进行了现场试验,验证了有限元模型的准确性。计算重载列车作用下车桥系统的动力响应,探讨重载列车提载对桥梁结构动力响应的影响规律,并对既有铁路典型桥梁进行列车提载适应性分析。结果表明:采用同种货物列车车型时,各跨度桥梁的位移响应随列车轴重的提高呈近似线性增加关系,加速度响应随列车轴重的提高有所增大;采用不同货物列车车型时,各跨度桥梁的动力响应随列车轴重的提高波动较大,其变化与轴重提高的相关性不明显;列车车体长度和车辆定距对跨度较大的桥梁影响较大,当桥梁跨度很小(小于8 m)时,重载列车对桥梁所产生的动力响应仅与轴距有关。当列车轴重提至30 t及以上时,既有铁路典型桥梁横向动力响应偏大,应进行横向加固。     

盾构下穿及列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响应分析

为研究盾构下穿时,列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响应。以盾构下穿某高速铁路简支梁桥为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS建立盾构隧道先后下穿高铁桥梁模型,分析盾构下穿时列车荷载作用下高速铁路简支桥梁动力响应。首先分析了当盾构开挖至桥梁近侧,列车以不同速度200～350 km/h、不同轴重110～220 kN运行时对高速铁路简支梁桥墩顶沉降的影响。接着探讨在不同开挖阶段,速度200 km/h、轴重110 kN的列车动荷载冲击下高铁桥梁墩台顶变形规律。结果表明：盾构开挖至桥梁近侧时,不同速度、轴重列车荷载冲击下,高铁桥梁墩台顶的变形规律基本一致,其沉降在一定时间达到峰值,其后逐渐回升并稳定在某一波动范围内;随着列车速度与轴重的增加,墩台顶沉降峰值越大;盾构开挖时,列车时速低于200 km/h、轴重小于110 kN时其墩台顶沉降峰值当满足高铁桥梁单墩顶竖向沉降控制标准,与列车速度相比,列车轴重对桥梁的动力响应影响更大;列车动荷载作用下,盾构隧道开挖对高铁桥梁墩顶变形的影响主要为盾构开挖至桥梁近侧的初开挖阶段,盾构开挖远离桥侧后墩顶变形基本处于稳定状态。     

基于车桥耦合振动的铁路简支梁桥动力分析

以32 m简支梁桥为例,使用有限元软件SIMPACK和ANSYS分别建立CHR动车模型和32 m简支梁桥模型,进行两款软件的联合仿真,研究列车的通过速度和简支梁桥的刚度对桥梁动力响应的影响。研究结果表明:列车通过速度对桥梁跨中的竖向位移及竖向加速度影响比较大,跨中的竖向位移和竖向加速度均随列车通过速度的增大而增大,列车通过速度对桥梁跨中的横向位移和横向加速度影响较小;桥梁刚度对跨中的竖向位移、竖向加速度、横向位移和横向加速度的影响比较小,工程中在现有基础上增大桥梁刚度对提高桥梁结构的稳定性意义不大;该计算方法可用于车桥耦合振动分析,计算结果可为高速铁路桥梁建设提供依据。     

32m重载铁路桥梁安全运营性能研究

铁路重载运输的不断发展在带来明显的经济效益的同时,也给铁路桥梁带来越来越多的不利影响,如冲击振动加大、梁体开裂加重等。本文以重载运输下的32m简支T梁为研究对象,通过有限元仿真分析方法,对桥梁在不同列车速度和轴重下的动力参数进行分析研究,得出结论。     

高速铁路门式墩-桥梁-轨道系统地震响应特征

为研究地震作用下门式墩结构对梁轨系统受力特性的影响,以合福线高速铁路某门式墩上3跨32 m简支梁桥为例,采用经验证的梁轨接触模拟方法,建立门式墩-桥梁-轨道系统精细化动力仿真模型。研究在多维地震作用下门式墩上简支梁桥-轨道系统动力响应特征,探讨节点连接方式、横梁刚度等关键设计参数对系统受力特性的影响规律。研究结果表明：采用门式墩结构后,结构体系刚度相对较小,系统自振频率降低;在地震作用下,采用门式墩结构的简支梁桥上钢轨纵向应力包络线呈菱形分布,其应力峰值均发生于墩、台及桥梁跨中附近;与普通墩相比,门式墩立柱底最大纵向剪力明显增大,钢轨节点的横向位移减小;水平地震激励角对门式墩系统受力、变形影响较大,在分析过程中需要加以考虑;在竖向地震作用时,钢轨及门式墩墩顶的竖向挠曲随着门式墩梁柱节点刚度的增大略减小;鉴于刚性节点可能导致结构延性降低、残余应力增大等,建议门式墩梁柱节点采用半刚性连接。     

高速磁浮轨道梁行车时的垂向动力响应仿真分析

上海磁浮运营线跨径为24.768m的轨道梁有单跨简支、简支变连续、双跨连续三种结构体系,运用有限元软件ANSYS分析了高速磁浮单跨简支轨道梁、双跨连续轨道梁的自振特性,并分别对其在车辆行驶过程中的垂向动力响应进行了仿真分析,从而得到轨道梁在磁浮车辆不同行驶速度下的垂向动力时程响应.数值模拟可为高速磁浮车桥耦合振动研究提供参考依据.     

施工用钢栈桥动力响应的理论与试验研究

本文以江西永修至武宁高速公路A8标巾口大桥施工钢栈桥为研究背景,建立了车辆-桥梁的动力分析模型,对施工钢栈桥进行设计、验算,并通过动载试验对钢栈桥进行了试验,验算及试验结果均符合规范要求,对深水临时钢便桥的动力响应进行了研究。结果表明：随着桥梁跨度的不断增大,动力响应逐渐增大;随着轴重的不断增大,跨中位移逐渐增大,当汽车荷载为标准轴重的5倍时,桥梁跨中的位移可以达到10mm之多。汽车速度的不断提高,钢栈桥的跨中位移逐渐增大,这主要是由于桥梁上的不平顺引起的,随着速度的不断增大,作用在桥梁上的不平顺荷载逐渐增大而引起的;随着速度的进一步增大,桥梁的动力响应有了突变点,这是由于桥梁的振动频率与汽车速度发生共振而引起的。共振速度过后,桥梁的竖向位移又逐渐变小。     

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构动力特性分析

为了分析京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的动力响应,通过建立无砟轨道结构-下部基础结构动力有限元分析模型,得到了结构前10阶模态和不同列车速度下无砟轨道结构的动力特性.分析结果表明:桥梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的自振频率都比规范的限值大,说明桥梁有足够的刚度保证列车行驶的安全性和舒适性;桥梁上板式无砟轨道结构的前10阶振型中大部分振型表现为横向扭转,桥梁结构横向刚度相对较小,在实际的高速铁路桥梁结构中应注意桥梁的横向稳定性;无砟轨道结构各个构件的竖向位移、竖向加速度、板底水平拉应力及CA砂浆层竖向压应力均随列车速度的增大而逐渐增大;线下基础结构顶面竖向压应力存在转折变化点.     

列车作用下桥梁应力响应计算方法比较

为有效分析列车引起的桥梁应力响应,对车桥耦合动力分析法、静力影响线法及移动集中力法3种列车作用下的桥梁应力响应计算方法进行了深入的比较研究.采用3种方法对2座铁路典型混凝土简支T梁和下承式钢桁梁桥进行应力响应分析,基于桥梁现场实测数据对比分析了不同方法的计算结果,研究了列车速度和桥梁横向振动对应力结果的影响.结果表明:车速对桥梁应力响应有显著的影响,共振发生时3种方法的计算结果相差较大,消振条件下三者区别减小;由列车水平方向作用力引起的桥梁或构件横向振动对应力响应的贡献不容忽视;车桥耦合动力分析法能够更为真实地反映桥梁构件的动应力历程,在高速、桥梁横向刚度较低或列车局部加载的情况下尤其具有计算精度优势.研究结果可为3种不同计算方法的工程应用提供参考.     

双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥自振特性分析

为确定双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥的自振特性,以某双薄壁高墩曲线五跨连续刚构桥为实例,应用ANSYS有限元软件中的Solid 65实体单元和Beam 188梁单元建立该桥空间有限元计算模型,同时利用Midas/Civil建立大桥空间梁单元有限元模型,探讨不同软件、不同单元类型以及预应力张拉对双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥自振频率的影响,分析曲线桥梁结构的平曲线半径对双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性的影响,最后按照桥墩等线刚度的原则分析墩高对双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性的影响.计算结果表明:曲线连续刚构桥第1阶振动模态一般为纵飘;曲线桥梁结构动力特性及其力学行为的分析,建议选用可考虑翘曲的Beam 188梁单元模型;对于高等级公路中的曲线半径较大的双薄壁高墩曲线连续刚构桥,曲率半径对桥梁的自振特性影响很小;在保持墩线刚度不变的前提下,结构的自振频率随着墩高的增大而减小,可以通过优化墩的纵桥向厚度或双薄壁墩间距改善结构的整体刚度.     

纵连板式无砟轨道简支梁桥动力响应试验研究

开展了行车条件下高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁系统的动力响应现场测试,测试CRH380A-001型列车以285~350km/h时速通过时无砟轨道-32m标准预应力混凝土简支梁的动力响应.通过现场采集与数据分析,得到了钢轨、轨道板、底座板、桥面板的竖横向加速度幅值,桥墩顶纵横向绝对位移.结果表明:结构各层加速度在列车时速达到295km/h左右时,急剧增大,之后顺速降低,出现陡波峰;车致振动加速度响应自钢轨-轨道板-底座板-桥面板,自上至下呈明显的递减趋势,振动衰减较为明显.此外,基于实测的梁体自振频率与阻尼比,分析了梁体动挠度的简化计算方法,计算结果与实测梁体动挠度较接近.实验结果可为改进数值分析模型、验证计算结果提供依据.     

铁路预应力混凝土简支梁桥动力性能试验研究

本文研究了某跨度7×16m的铁路预应力混凝土简支梁桥的动力性能。由试验列车以不同速度经过桥梁,通过现场动载试验,测量了在DF10D单机通过时桥梁的频率、阻尼比、跨中动挠度、跨中横竖向振幅,横竖向加速度及桥墩横向振幅,桥墩横向加速度等动力指标,并根据现行桥梁检定标准,对桥梁的安全性能进行了评价。     

重载铁路桥上货物列车脱轨预防措施

针对重载铁路常见桥梁结构特点,建立货物列车-轨道-桥梁系统(简称"FTTB系统")空间振动计算模型;按照列车脱轨能量随机分析理论,提出重载铁路FTTB系统横向振动稳定性分析方法。通过算例,计算圆形墩加固前、后FTTB系统横向振动稳定性及其振动响应。研究结果表明:算例中圆形墩加固后FTTB系统抗脱轨能力可提高50%;圆形墩加固前、后FTTB系统横向振动失稳临界车速分别为134.45 km/h和156.99 km/h,容许极限车速分别为107.56 km/h和125.59 km/h;圆形墩加固后货物列车以80 km/h车速过桥时平稳性有保证;与加固前相比,桥梁跨中和墩顶横向位移分别减小54.5%和83.8%。该分析方法能够同时反映货物列车脱轨信息和FTTB系统空间振动特性,可为桥上货物列车脱轨预防措施提供更加全面、科学的评价。     

不规则刚构桥车致横向振动响应研究

车辆荷载引起不规则刚构桥横向振动,可能影响舒适度,甚至带来结构的安全问题.采用有限元分析方法,运用该桥实测车致横向振动加速度数据作为激励源,研究了不规则刚构桥车致横向振动性能,主要包括箱梁跨中截面,主墩顶、墩底等关键截面位置的位移及弯矩响应.研究结果表明;对于横向刚度相对较小的高墩大跨桥梁结构,车致横向振动不容忽视;对于异高桥墩刚构桥,高墩横向振动响应比低墩剧烈.     

基于机桥耦合振动的滑行道桥优化设计研究

为优化滑行道桥的受力性能,对飞机-滑行道桥耦合振动响应规律进行了深入研究。通过建立滑行道桥简支梁和连续梁的理论方程,借助有限元软件ANSYS对比分析了简支梁桥截面形式、跨度以及连续梁桥跨数、边跨比对机桥耦合振动的影响。结果表明,当简支梁桥的截面高度和跨度相同时,箱型梁桥的跨中最大挠度要显著小于T型梁桥,而基频均高于T型梁桥。滑行道桥的基频和跨度都会影响结构的振动响应,桥梁的跨中最大挠度随着跨度的增加,先减小后增大;当滑行道桥跨度较小时,由于其基频和飞机振动频率接近,跨中位移响应较大,随着跨度的增加,滑行道桥基频和飞机频率逐渐远离,跨中最大挠度逐渐减小,当跨度达到一定值时,跨中最大挠度再次增加。综合考虑基频和跨度的影响,对于A320飞机,17～20 m跨度的滑行道桥振动响应最小。对于连续梁桥,随着跨数的增加,滑行道桥跨中最大挠度逐渐下降趋于平缓,对于跨度约20 m的连续梁滑行道桥,四、五跨数是较好的桥梁形式,且最优边跨比分别为0.95和0.94。研究结果为滑行道桥结构的优化设计与诊断技术提供重要的参考依据。     

提高预应力砼简支梁桥横向刚度工程措施研究

目前,我国铁路各干线的提速,使得一些现有铁路简支梁桥横向振动位移超限现象严重,仅以陇海线下行k328+936虬龙沟两孔32m后张法预应力混凝土简支梁桥为例,现场实测结果表明,其跨中横向振幅最大单峰值为13.12mm及11.61mm,这些数值均大大超过了“桥梁检规”规定的参考限值1.94mm;其实测自振频率为2.538Hz,亦不满足“桥梁检规”规定的参考限值2.81Hz。产生横向振幅超限的原因主要是这种简支梁本身横向刚度不足,两片梁之间的联系过弱;另外,准共振现象的发生也是引起超限的原因之一。 1 理论分析与计算 由结构动力学知道,解决振幅超…     

新郑大桥改建新桥横向刚度分析

针对新郑大桥改建后提速列车通过时，墩顶横向振幅超过《铁路桥梁检定规范》规定的通常值，建立列车一桥梁系统振动计算模型，运用列车脱轨能量随机分析理论，对该桥上列车走行安全性进行计算分析；在列车不脱轨的条件下，对桥上列车正常运行的平稳性进行研究；对墩顶横向振幅超《铁路桥梁检定规范》规定的通常值与行车安全的关系进行分析。研究结果表明：在车速不超过80km／h时，列车可以安全运行，平稳性也基本满足要求；将墩顶横向振幅通常值当成行车安全限值是不合理的。     

高速列车运行引起的墩顶垂向动反力特征分析

结合高速铁路系统特点,钢轨模拟为离散点支撑欧拉梁,桥梁采用模态综合法建立运动方程,在考虑梁轨和轮轨关系基础上建立了车桥动力分析模型,并结合常用跨度简支箱梁特点,分析了轨道不平顺、速度和跨度对墩顶动反力的影响规律.结果表明:中长波范围内轨道不平顺不会对墩顶垂向动反力产生明显影响;随着速度提高,梁的共振和消振造成墩顶动反力的放大和减小;不同跨度简支梁桥墩顶垂向反力特征差异明显,车长和轴距引起的频率都有不同程度体现.     

桩基础刚度对混凝土曲线梁桥冲击系数的影响

以墩-梁固结类型的混凝土曲线梁桥为对象,通过算例分析固结墩的桩基础刚度变化对自振特性和桥跨结构内力和位移冲击系数的影响。基桩用梁单元模拟,土对桩的横向水平力用一系列水平弹簧来模拟,桩底支承反力和桩周摩阻力用一系列竖向弹簧来模拟。结果表明:固结墩桩基础刚度对桥跨结构低阶竖弯频率和低阶扭转频率的影响均很小;车辆行驶速度对桥跨结构冲击系数的影响比固结墩桩基础刚度的影响大,但总体而言桩基础刚度对汽车冲击系数的影响较小;汽车横向作用位置对弯矩和位移冲击系数影响很小,但对扭矩冲击系数影响显著,且偏心行驶作用下的扭矩冲击系数小于中心行驶作用下的冲击系数值。     

梁拱组合连续梁结构动态检测分析

通过测试梁拱组合连续梁结构自振特性和列车以各种速度通过结构时的典型动力响应,判断梁拱组合连续梁结构是否具有足够的竖向和横向刚度,分析列车通过桥梁时的安全性。