高速铁路路桥过渡段线路结构变形的原因及处理

路桥过渡段受到高速运行车辆动荷载的作用时,在桥头处往往会出现振动较大的跳车现象,这种现象在高速铁路的路桥过渡区段都有可能出现。本文首先对路桥过渡段线路结构变形不一致的原因进行了分析,然后谈谈路桥过渡段的处理措施。     

路桥过渡段上车内人体舒适性评价方法

为了方便分析车辆通过路桥过渡段时车内人体舒适性,提出道路-车辆-人体振动系统,在分析评价现有人体振动及舒适性评价方法与标准的基础上,根据车辆通过路桥过渡段时人体承受振动的特点,采用压电式加速度传感器测量车辆通过路桥过渡段时人体承受的竖向加速度,提出了新的人体舒适性评价方法,并以2条高速公路为例,应该用该方法进行路桥过渡段人体舒适性评价。结果表明,该方法可以更加客观准确地评价车辆通过路桥过渡段时人体的舒适程度,可为提出基于舒适性的路桥过渡段差异沉降控制标准提供理论依据。     

路桥过渡段沥青路面平整度的评价方法

为合理评价路桥过渡段沥青路面的平整度,采用最大瞬态振动值(MTVV)作为平整度的振动舒适性评价指标,采用Carsim建立整车车辆模型和路桥过渡段路面模型,进行人-车-路相互作用的仿真,分析桥头台阶高度、搭板长度、搭板纵坡变化值和车速对MTVV值的影响;基于数值模拟结果,结合通过现场试验所进行的桥头舒适性调查问卷统计结果,探究MTVV分级标准和路桥过渡段平整度评价方法.根据以上研究,提出了MTVV分级标准;对设有搭板的桥头和不设搭板的桥头,分别提出容许纵坡变化值和容许台阶高度值;针对路桥过渡段平整度提出两种评价方法.     

考虑轴距轴数的BRT桥梁跨中动挠度的仿真分析

为更好地模拟快速公交系统（BRT）中桥梁的变形规律,基于Midas Civil软件设计出考虑车辆轴距轴数影响的三轴移动荷载模型,并以BRT中一段桥梁为例,计算出系统的固有频率和模态,将客车简化为单轴和三轴移动荷载模型,模拟仿真桥梁跨中动挠度。不同工况下的仿真结果表明:两种模型所求得的跨中最大动挠度存在较大差异。相比于三轴移动模型,单轴移动模型所得的最大动挠度较大,最大动挠度出现的时刻较早,振动时长较短,且幅值差异较大;当移动荷载的时速在10~60 km·h-1时,时速对跨中最大动挠度的影响不大,单轴模型的最大挠度较三轴模型大,偏差约在20%~25%之间。建议在模拟长轴距或多轴车辆时,应充分考虑轴距和轴数的影响,宜采用多段三角冲击荷载进行模拟     

动荷载下的路桥过渡段差异沉降研究综述

差异沉降一直是路桥建设中的关键技术难题之一,而动荷载下的路桥过渡段差异性沉降则更加复杂。随着科技和经济的发展,人们对＂安全性、可靠性、舒适性＂的需求日益强烈,差异性沉降越发引起了路桥设计和施工人员的高度重视。基于此,本文对路桥过渡段差异沉降方面的研究成果进行了综合评述,旨在探究过渡段差异沉降量在工程建设中的重要意义。     

车辆动荷载对路面结构的影响

本文用动荷系数来评价车辆作用于路面的动荷载,把车辆静载与动荷系数的乘积视为车辆动载,以此分析车辆动荷载对路面结构的影响。     

过渡段刚度变异性对车轨系统动力响应的影响

针对高速铁路路桥过渡段刚度参数的变异性对车辆-轨道-线下基础系统动力响应的影响,运用车辆-轨道耦合动力学理论,并通过修正扣件弹簧的刚度矩阵实现钢轨梁与轨下基础平面模型的垂向传力耦合,同时引入无限单元法消除边界效应,建立高速铁路路桥过渡段车辆-轨道-线下基础系统垂向耦合振动模型;利用该模型,应用基于拉丁超立方抽样的随机有限元法,分析了过渡段路基刚度参数变异性对过渡段车辆-轨道系统动力响应的影响.结果表明,刚度参数的变异性对钢轨垂向动位移的影响大于对轮轨力及车体加速度的影响,且各动力响应主要对倒梯形部分填料的参数变化较为敏感;动力响应数据偏离正态性,在95%的置信水平下,过渡段轮轨力、车体加速度的最大值近似服从韦伯分布,钢轨垂向动位移最大值的数据分布则呈现明显的"高峰厚尾",易出现异常大值,为减小钢轨垂向动位移以及便于管控施工质量,应适当提高过渡段路基刚度;选用钢轨垂向动位移最大值作为过渡段动力设计的安全评价指标,计算显示现行设计模糊失效概率为0.000 45,失效概率较小,动力设计较为可靠.     

高速铁路路桥过渡段动力特性受其刚度变异性影响的随机性分析

针对高速铁路路桥过渡段刚度参数的变异性对车辆轨道线下基础系统动力响应的影响,运用车辆轨道耦合动力学理论,并通过修正扣件弹簧的刚度矩阵实现钢轨梁与轨下基础平面模型的垂向传力耦合,同时引入无限单元法消除边界效应,建立高速铁路路桥过渡段车辆轨道线下基础系统垂向耦合振动模型;利用该模型,应用基于拉丁超立方抽样的随机有限元法,分析了过渡段路基刚度参数变异性对过渡段车辆轨道系统动力响应的影响.结果表明,刚度参数的变异性对钢轨垂向动位移的影响大于对轮轨力及车体加速度的影响,且各动力响应主要对倒梯形部分填料的参数变化较为敏感;动力响应数据偏离正态性,在95%的置信水平下,过渡段轮轨力、车体加速度的最大值近似服从韦伯分布,钢轨垂向动位移最大值的数据分布则呈现明显的“高峰厚尾”,易出现异常大值,为减小钢轨垂向动位移以及便于管控施工质量,应适当提高过渡段路基刚度;选用钢轨垂向动位移最大值作为过渡段动力设计的安全评价指标,计算显示现行设计模糊失效概率为0.000 45,失效概率较小,动力设计较为可靠.     

桥隧路面差异沉降车辆动力模型研究

桥隧过渡段的沉降差异对车辆行驶的舒适性以及对路面的冲击作用有显著的影响.考虑车辆的纵向转动与倾覆，将车辆通过桥隧过渡段不平整路面的过程视为一定初始条件下的受迫振动，建立了车-路动力计算模型并给出了振动方程.利用拉普拉斯变换，给出了经过变换后的人的加速度以及车辆对路面作用力的表达式.并研究了两者在不同沉降差异、车辆速度以及载重下的变化规律.结果表明，沉降差异对司机的舒适度影响较大，而车辆荷载以及沉降差异对路面所受冲击作用影响较大.     

在合成车流运行基础上的桥梁荷载最大值探讨

在公路桥梁设计和评估中,车辆荷载是主要的问题之一,现有车辆荷载取值规范只对一般的设计适应,如果是精度要求比较高的桥梁关键构件设计或桥梁评估,则要与实际车辆荷载的特征相结合,建立模型。由于目前我国交通流数据的特点是存在大量静态车辆,因此采用合成车流方法对交通流进行模拟,确定荷载效应预测的有效方法。本文主要对合成车流的车辆荷栽模拟方法进行详细描述,并对Rice方法在合成车流运行的桥梁荷载最大值进行预测的适用性进行研究。基于此,建立合成车流的车辆荷栽效应模拟与最大值预测过程。     

桥梁动挠度计算的加速度积分方法

车辆通过时桥梁动挠度的测量与加速度测量相比有很多困难,因此考虑由加速度积分求得桥梁的动挠度.车辆进桥时实测振动信号表明桥梁的初始状态不是完全静止的,初始加速度、速度均是未知量.文章对测试加速度进行减去均值处理以消除初始加速度的影响,根据车辆出桥后梁在平衡位置处振动的特性消除初始速度的影响.算例表明,常荷载通过桥梁时由加速度积分所得动挠度与精确解吻合得很好.现场实验表明,采用本文的方法对测试加速度积分计算桥梁的动挠度是可靠和可行的.     

地铁浮置板轨道过渡段参数对隧道和土体振动的影响

为研究地铁车辆通过浮置板轨道过渡段时隧道和土体的动力响应规律,提出了时域高效计算的隧道-饱和土体半解析环状层单元,结合车辆-轨道动力学,建立了车辆-浮置板轨道过渡段-隧道-土体系统耦合动力计算方法,研究了浮置板轨道过渡段长度、钢弹簧刚度等参数对隧道振动加速度、土体正应力和孔隙水压力的影响.结果表明,过渡段参数设计需重点...     

行车动荷载作用下路面平整度的预估

以正弦曲线模拟路面表面,建立了车辆振动模型,给出了车辆在不平整沥青路面上行驶时产生动荷载的计算方法及在动荷载作用下路面平整度的预估方法,并结合某高速公路路面平整度进行了检测。结果表明,给出的计算和预估方法可靠,为分析路面平整度的发展变化规律提供了一定的理论基础,为评价沥青路面的使用性能及路面的维修养护提供了技术支持。     

浅析路桥过渡段路基路面施工及病害的防治

随着社会经济的发展,汽车超重运输是公路运输的一大通病.这些桥梁因超载和设计、施工的缺陷,台背回填处路面出现沉陷或跟桥台脱开,车辆通过台背时跳车严重,车辆振动会影响人的舒适性、还影响桥梁的安全和公路的正常使用,路基沉陷过大使路桥过渡段上的路基路面寿命缩短、维修改善费用增加,经济损失严重甚至交通中断造成更大的社会和经济的损失.目前除了深入开展整顿超载运输之外,路桥过渡段上路面的合理结构形式、高质量的材料和先进的施工工艺等问题早已引起了工程界人士的关注.本文笔者就路桥过渡段路基路面施工病害防治的相关问题进行分析.     

路桥过渡段容许台阶高度的确定

为确定路桥过渡段的容许台阶高度,对车辆通过路桥过渡段时的整车舒适度和车桥安全性进行了研究.以平均加权加速度均方根值作为整车舒适度指标,以车轮动力荷载最小值作为车辆安全性指标,以局部冲击系数作为桥梁安全性指标,提出了一种基于整车舒适度和车桥安全性的容许台阶高度确定方法.分析了车速和台阶高度等因素对整车舒适度和局部冲击系数的影响.结果表明:对高速公路和一级公路,整车舒适度对容许台阶高度的要求更为严格,其次是车辆安全性.对二级公路,容许台阶高度各控制指标的严格程度由高到低依次为:整车舒适度、桥梁安全性和车辆安全性.对二级以下公路,其严格程度由高到低依次为:桥梁安全性、整车舒适度和车辆安全性.该方法从车辆舒适度、车辆安全性及桥梁安全性对台阶高度提出了更合理的控制标准.     

大型洞库开挖爆破振动影响的简化加荷方法

为通过简单加荷方法了解爆破振动对周围结构的影响,针对某大型地下洞库,在利用数值模拟方法分析开挖爆破对临近衬砌的影响中,根据柱状药包爆破情况和爆破振动的传播特点,利用衰减后的波动模拟爆破振动加载,形成作用于开挖面上的动荷载形式。通过数值模拟结果和现场测定结果的对比分析,得到较好的模拟效果。可以用此简化加荷方法进行类似动荷载对结构的振动影响分析。     

路桥过渡段桥头搭板容许坡差确定的参数影响

采用三自由度车辆模型 ,考虑上桥和下桥两个方向 ,建立了对车辆通过路桥过渡段进行动力响应分析所需的振动方程和初始条件 ,并提出以人的最大瞬态振动值作为搭板容许坡差确定的控制指标。在动力响应分析的基础上 ,详细分析了行进方向、车速、搭板坡差、搭板长度、载重和桥面沉降坡差等参数对人的最大瞬态振动值的影响 ,得到的一系列结论对于在各种不同的情况下准确确定搭板容许坡差具有重要的价值。     

基于试验测试的公路车-桥竖向振动相互影响分析

耦合的处理是桥梁在汽车荷载作用下动反应计算的一个难点。为了便于工程应用,需要对耦合作用作简化处理。基于实测振动曲线,分析了移动车辆对桥面竖向振动的贡献,以及桥面振动对移动车辆和静止车辆竖向振动的贡献。分析发现:车辆振动对桥梁竖向振动影响显著,但车辆的移动大大弱化了桥梁振动对车辆振动的影响,桥梁振动对移动车辆竖向振动影响很小可忽略不计。实测分析结果为车-桥耦合作用的简化处理提供了途径和依据。     

公路路桥过渡段搭板设计参数优化

以车轮动荷载系数、桥面与引道路面容许台阶高度作为控制指标,建立七自由度车辆模型和过渡段三维动力学模型,分析桥头搭板的不同参数组合下车辆和过渡段的动力特性,提出搭板的优化设计参数,包括搭板厚度、弹性模量、长度和埋深.结果表明,考虑错台时,板厚不小于30cm,弹性模量不小于2.8×10~4 MPa,长度为8.3m能够满足桥头轻微跳车的要求和B级路面的后轮动荷载系数标准;弹性模量为2.8×10~4 MPa,长度为8.3m的条件下,板厚不小于45cm时能够满足A级路面的后轮最大动荷载系数标准;不考虑错台时,板厚为30cm,弹性模量为2.8×10~4 MPa,长度不小于8.3m时能够满足B级路面的前、后轮动荷载系数标准;搭板的埋深对路基累积沉降的影响不显著.建议搭板材质选取C25,长度、厚度分别不小于8.3m和30cm,埋深不大于0.1m,以满足车轮动荷载系数和桥头轻微跳车的要求.     

改良土填筑过渡段基床底层的动力特性分析

通过动三轴试验及拟合参数法获得软岩改良土的动强度,以允许动强度为标准,评判软岩改良土可以作为基床底层以及路堤本体填料.同时,基于D'Alembert原理的能量弱变分和整体Lagrange格式,建立路桥过渡段半空间垂向耦合的动力计算模犁,进一步分析不同列车速度下路桥过渡段的动态响应特征,并通过现场实测数据对比验证模型的正确性.研究结果表明:在列车荷载下,竖向动位移幅值波动范围为0.05-0.35 mm,小于控制值;弹性应变幅值小于3×10~(-5),处于小变形阶段;竖向动应力幅值波动范围为15.5～19.5 kPa,远小于改良土的动强度;采用刚性过渡较合理,掺入5%水泥的改良土可用于其基床底层及路基本体的填筑.