地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响,基于长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路,针对两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥,建立列车振动荷载下高架桥–地层–既有结构的动力耦合数值模型,分析地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律,以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下,地表沉降值约为水平位移的40%,地层变形以水平位移为主。框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桩基类似,但其绝对值相对较小;不同深度的动力响应特征明显不同,桩顶和框架桥顶板受影响较大。既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大,且在低速区变化幅值较小,80 km/h为列车的最佳运行速度;动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大,轴重相对于速度对动力响应的影响明显。近接距离越小,框架桥的动力响应越大;新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时,需采取加固措施;动力响应随加固区刚度增大而减小,地层模量达到300 MPa后,继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供...     

重载列车荷载作用下穿越不同地层位置的隧道动力响应分析

当隧道穿越不同地层位置时,岩土体的性质对隧道结构稳定性的影响不能忽略。以某既有隧道为研究背景,通过激振力函数得到重载列车激振荷载,运用有限差分软件建立三维模型进行数值模拟,选取Ⅲ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅴ级围岩这三种典型工况,研究重载列车隧道的动力响应。发现随着围岩条件的恶化,隧道底部加速度、拱顶竖直位移以及仰拱衬砌处的最大、最小主应力峰值均随之增大。在同一工况下,加速度响应的总体趋势不尽相同,均为隧道底部加速度拱脚加速度拱腰加速度拱顶加速度;竖直位移响应总体趋势为下部大于上部,即隧底竖直位移拱脚竖直位移拱腰竖直位移拱顶竖直位移;仰拱衬砌处的最大、最小主应力响应规律基本一致。总之,重载列车穿越不同地层位置时,最不利位置主要发生在隧底和拱顶处,因而越是恶劣的围岩条件,越是应该将不利位置作为维修加固的重点予以关注。     

考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析

为研究伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应的影响,以某实际原型桥为研究对象,充分考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩的非线性行为,基于CSIBridge建立了桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的碰撞弹塑性动力分析模型。利用调幅后的天然地震波和人工地震波分析了碰撞对桥台、引桥和刚构连续梁桥地震响应的影响,结果表明：碰撞显著增大了引桥梁体位移和墩梁间相对位移,增大了左右引桥梁体落梁风险;碰撞增大了引桥墩顶位移、墩底弯矩和桩基截面弯矩,改变率均在10%以内且处于安全范围内;碰撞减小了刚构连续梁桥刚构墩墩底弯矩和墩顶位移,最大改变率分别为-13%、-4.9%,对活动墩基本无影响;桥台纵向位移、台后填土被动土压力和桥台桩基截面弯矩显著增大,最大改变率分别为1 230%、116.0%和428.5%。研究表明,伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应影响显著。     

新建隧道下穿既有重载铁路路堤动力响应研究

随着重载铁路的快速发展,既有重载列车振动荷载对下穿新建隧道稳定性的影响受到关注.采用激振函数模拟重载列车竖向振动荷载,基于有限差分法分析不同行车方式、隧道埋深、开挖进尺时隧道围岩的动力响应特征.计算结果表明:隧道拱顶、拱腰和拱脚运动趋势近似于简谐振动,峰值位移和峰值加速度由大至小依次为拱顶、拱腰和拱脚;重载列车双线行驶情况下围岩变形和振动均大于单线行驶;随着隧道埋深的增加,监测点位移和加速度响应特征逐渐减弱;新建隧道开挖至交叉点时监测点位移和加速度均处于最大值,在掌子面与交叉点距离相同的情况下,掌子面未通过交叉点时监测点位移和加速度响应特征均小于掌子面通过交叉点的情况.     

青藏铁路列车行驶引起的轨枕竖向作用力研究

为了深入分析列车行驶引起冻土场地的振动反应,并为青藏铁路运营安全性评价提供可靠的理论依据,采用自编列车-轨道耦合动力学仿真程序,研究了青藏铁路列车行驶引起的轨枕竖向作用力特性.研究表明:自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;轨枕竖向作用力随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;轨枕竖向作用力优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对轨枕竖向作用力影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对轨枕竖向作用力影响不能忽略;并定量给出轨枕竖向作用力最大值与列车行驶速度之间的函数关系.     

列车通过城市轨道交通高架桥对地面振动影响研究

为探究列车通过城市轨道交通高架桥时地面的振动特性及振动传递特性,以某一城市轨道交通高架桥为研究对象,对距离桥墩不同距离处同时进行振动测试,对结果进行频域特性分析,然后采用线性计权及Z计权进行1/3倍频程特性分析,并分析了分别采用这两种计权方式时,特征频率下振动的传递特性,最后进行了等效连续Z振级传递特性分析。结果表明:列车通过城市轨道交通高架桥时,地面的振动加速度主要分布在0~200 Hz频率范围内,且振动加速度峰值主要分布在60~80 Hz频率范围内;在线性计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在频率63 Hz处,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;在Z计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在50~63 Hz范围内,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;振动由桥墩底部沿地面传递过程中,随着与轨道中心线距离的增加,地面振动加速度级不断减小,且衰减速度随距轨道中心线距离的增大而减小。     

微型桩加固公路路肩数值模拟分析

为研究重型汽车运行过程中引起的振动荷载对路基稳定性的影响,采用有限差计算软件建立了重型汽车运行条件下高级公路路基三维仿真模型,重点对其动力响应及桩的支护效应进行分析.结果表明:随着测点与振源水平距离的增加,测点峰值加速度逐渐减小;与无微型桩加固路堤相比,路肩用微型桩加固后,地表各测点的竖向振动峰值加速度衰减的相对较快;当桩径和桩长一定时,随着桩间距的增大,路基面上各测点的竖向位移也相应增大,且重车荷载激励作用处竖向位移最大;同时,随着测点与振源水平距离的增加,路基表面竖向位移逐渐减小.当桩径4m,桩长3m时,桩身最大动弯矩基本位于桩顶以下2m处,并且达到最大动弯矩后,微型桩桩身动弯矩随埋深的增加而逐渐减小.     

基于傅立叶变换法的高速铁路轨道振动分析

建立轨道结构三层弹性梁模型,考虑轨道不平顺对振动响应的影响,利用傅立叶变换法求解振动位移.通过计算我国现有几种高速动车组运行时引发轨道结构的振动位移响应,得到轨道结构的振动加速度,分析了轨道不平顺及列车速度对振动幅值的影响.研究表明,较差的轨道不平顺状态及列车高速运行的组合情况下,轨道振动响应幅值将迅速增大.     

基于车-桥耦合振动的桥梁加固效果分析

针对当前桥梁加固效果的评价方法仅在静力条件下引入车辆荷载动力放大系数,未考虑车-桥耦合的不足,编制车-桥耦合振动分析模块,对加固效果进行分析.引入典型车辆运动方程和多梁式车-桥耦合关系,建立梁格法车-桥耦合振动系统,并实现动态可视化.以一座采用增大截面法加固的刚架拱桥为工程实例,建立桥梁加固模型,考虑车-桥耦合,建立分析模块,从各主肋位移及弯矩响应、冲击系数和车-桥系统加速度等方面对加固效果进行分析.结果表明,加固后结构的刚度有大幅提升,结构的自重也有所增大;加固后结构刚度增大对冲击系数值影响不明显;路况好时,冲击系数规范值适用,路况差时,冲击系数波动较大,规范值不适用;在车-桥系统加速度方面,加固过程增加了桥梁结构刚度,使得桥梁跨中竖向加速度大幅减小,但对车辆质心加速度变化作用不明显.     

青藏铁路列车行驶冻土场地路基振动荷载研究

基于青藏铁路现场振动监测成果检验自编列车-轨道耦合动力学仿真程序的正确性,并研究在实测里程高低不平顺与宽轨缝脉冲性激扰条件下的青藏铁路客车行驶引起冻土场地路基振动的振动荷载特性。研究表明,自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;列车行驶振动荷载随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;振动荷载优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对列车行驶振动荷载影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对冻土路基振动荷载影响不能忽略;并定量给出青藏铁路路基振动荷载最大值与列车行驶速度之间的函数关系。此项研究对于列车行驶引起冻土场地环境振动分析与振陷预测具有重要意义,且为轨道交通工程设计和铁路运营安全分析提供可靠的理论依据。     

桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区长度的影响

采用弹塑性纤维单元模型对某连续梁桥桥墩及桩基进行了考虑桩一土动力相互作用的非线性地震反应分析,分析了不同类型地震波作用下桥墩及桩基的动力响应,重点研究了不同桩墩配筋率比对结构塑性区开展程度及动力响应的影响。结果表明：随着桩墩配筋率比的改变,桥墩和桩基的反应塑性率呈现出不同的变化趋势,桩墩配筋率比的大小对桥梁结构的塑性区开展有显著影响;桥墩的配筋率大小不仅对桥墩塑性区开展有显著影响,而且对桩基的影响较大;不同类型的地震波对群桩基础桥墩结构的动力响应影响不同,长周期地震波对结构的影响最大,内陆直下型地震波次之,板块边界型地震波最小。     

双线盾构隧道侧穿既有桥桩影响分析及加固优化

依托广州地铁八号线盾构隧道侧穿华南快速高架桥桩基工程,分别对有无隔离桩支护桥桩的情况建立了有限元数值模型,研究了加固前后地表沉降、桥桩附加轴力、附加弯矩和桩身位移的变化并开展了加固优化设计.结果表明:隔离桩可有效减小既有桥桩垂直于掘进方向的桩顶位移,由于隔离桩的牵引作用,对于桥桩中部位移基本无削减作用,甚至极小地加大其...     

城市快速路小间距并行高铁深塘跨越技术

以小间距并行京沪高铁的苏州中环城市快速路深塘跨越段为研究对象,利用数值方法从京沪高铁桥梁墩台水平位移、沉降、桩身轴力及桩侧摩阻力等四方面分析了传统高填方路基填筑及运营对京沪高铁带来的影响。研究表明:高填方路基引起的地层扰动引起的京沪高铁水平位移远远超过限值,会对其高架桥造成较为严重的破坏。提出了采用“预应力混凝土空心板梁,先简支后连续桥面、重力式桥台、钻孔灌注桩基础、墩高4 m”的矮桥深塘跨越技术。数值模拟分析可知,该技术对京沪高铁扰动极小,结合施工过程中的监控量测,验证了矮桥深塘跨越技术的可靠性。     

海防路海河大桥桥塔墩桩基抗震设计

重点介绍了海河大桥桥塔墩桩基方案、抗震计算模式、设计计算方法及基础强度验算标准。一般讲，塑性铰区域的出现和正常使用是延性的基础，为保证它的可视性和可修复性，它既不能出现在桥梁的上部结构，又不能出现在基础结构的土层以下部分，而是出现在桥塔墩上，因此桥塔基础应具有与桥塔墩身一样甚至更高的水平承载力及变形能力。文中即采用桩基础的解析模型求出桩基础的水平力一水平位移曲线，再与桥塔墩的水平力--水平位移曲线进行对比的方法，确定出基础强度验算标准，进行设计计算。最后介绍在特大桥中首次采用的延性抗震设计，其特点主要体现在体积含箍率的大幅提高。     

双曲拱桥的车桥耦合振动试验研究

行驶汽车的轴重和速度超出设计范围给双曲拱桥的动力性能造成了很大的影响,然而这方面的研究却很少.结合1座旧双曲拱桥,进行了实地车桥耦合振动试验,得出了车速与动力系数、冲击系数之间的关系,以及车辆荷载作用下桥梁振动的规律;同时对旧桥进行了参数分析,并据此进行了裸拱状态的理论耦合振动分析,得出了一些结论,可为以后双曲拱桥的评估及加固设计提供参考.     

桩基冲刷对近海大跨斜拉桥地震响应的影响分析

为研究桩基冲刷对近海大跨斜拉桥地震响应的影响,本文以实际工程为背景,建立全桥三维模型,根据现有经典理论计算背景工程的最大冲刷深度,将土对桩基的作用等效为土弹簧,采用“m”法计算冲刷线以下的桩-土相互作用刚度,从而得到不同冲刷深度下的全桥分析模型。通过对结构进行动力特性分析及地震响应时程分析,对比研究了不同桩基冲刷深度对大跨斜拉桥抗震性能的影响。研究表明:冲刷使得桥梁结构整体变柔,自振周期变长;冲刷深度越大,桩基在地震作用下的位移响应也越大;冲刷深度对桩基剪力的影响与桩长有关,桩基越长,剪力变化趋势越复杂;IDA分析显示,冲刷对桥梁的不利影响随地震动强度的增大而增大;结果表明桩基的局部冲刷会进一步加剧桥梁在地震作用下的危险性,冲刷问题在抗震设计中应予重视。     

连续梁桥上CRTS双块式无砟轨道疲劳特性

为探讨梁轨非线性互制作用下连续梁桥上双块式无砟轨道系统静动力荷载下结构响应,预测桥上无砟轨道结构的疲劳寿命,基于梁轨相互作用原理与车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,以昌景黄铁路某(40+64+40)m连续梁为研究对象,采用有限元方法建立了考虑桥梁、支座、底座板、道床板、扣件和钢轨等构件及结构层间非线性约束的连续梁-CRTS双块式无砟轨道的一体化空间分析模型,研究列车静活载作用下桥梁、道床板、底座板及钢轨的动力响应特性与无缝线路纵向力分布规律,分析连续梁桥上无砟轨道结构疲劳特性。结果表明：温度荷载作用下钢轨最大压应力位于连续梁两端,最大拉应力位于桥梁跨中;竖向荷载作用下钢轨最大拉应力位于连续梁桥墩,最大压应力位于桥梁跨中;制动荷载作用下钢轨拉、压应力极值均位于桥梁桥墩;钢轨纵向力由温度荷载控制,最大应力为143.1 MPa,满足规范要求;列车动载作用下,简支梁和连续梁上钢轨最大拉、压应力相当,道床板最大拉应力出现在连续梁跨中限位凹槽附近,其板底拉应力大于板顶,底座板最大拉应力出现在连续梁主墩附近,且板顶和板底的拉、压应力基本相同;列车动载作用下,钢轨最易破坏处寿命约27.1 a,道床板和底...     

津滨轻轨基础托换桩基承载力的自平衡试验

津滨轻轨基础托换工程采用了直径2.0m、桩长90m的大直径超长钻孔灌注桩,且该桩位处于北方地区软土地基环境.受津滨轻轨高架桥的限制,桩基施工净空仅有7m.采用自平衡测桩技术,对该工程托换桩基极限承载力进行了原位测试.试验在桩端附近位置安设荷载箱,测试荷载箱上部和下部的承载力,根据测试数据并进行荷载转换,从而得出试验桩基的极限承载力.试验同时分析了各土层的实际摩阻力和桩端阻力.数据显示桩端承载力较低,桩端阻力仅为其承载力的5.7%,原位试验验证了桩基承载力满足设计要求.     

强震区近断层桥梁桩基础时程响应振动台试验

为进一步探明强震区近断层桥梁桩基动力时程响应规律,采用1g振动台模型试验,开展相同强度不同类型地震波作用下,近断层桥梁桩基加速度动力时程响应、桩顶相对位移动力时程响应、桩身弯矩动力时程响应及桩基损伤分析。结果表明：近断层桥梁桩基础的动力响应特征比无断层桩基更为明显,相比于非断层场地桥梁桩基础,近断层桥梁桩基加速度峰值、桩顶相对位移及桩身弯矩均较大。受发震断层及断层破碎带散体材料特性等因素的影响,改变了桩周土体半无限体性质,近断层桩基础桩顶加速度峰值出现时刻较为滞后,桩底加速度时程响应曲线规律与输入地震动更为接近,而桩顶加速度时程曲线振幅远大于桩底,且峰值出现时刻明显滞后于桩底和输入地震波;近断层桩基础桩顶加速度及相对位移时程响应在10s左右振幅较大,位移响应在30s作用开始衰减,此时段内桩基础动力响应特征最为明显;近断层桩基础桩身弯矩最大值均未超过其抗弯极限承载能力,且有20.36%~28.41%的抗弯承载能力富余;近断层桩基础基频没有发生变化,表明满足抗震设防烈度Ⅷ度的要求。综上所述,近断层桥梁桩基础抗震设计时,应考虑地震波频谱特性的差异对结构产生的影响,重点关注动力时程响应变化规律,根据多种类型地震波对近断层桥梁桩基础进行抗震分析与验算。     

轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应分析

针对跨座式单轨列车过桥时行车的舒适性、安全性及桥梁结构完整性问题,本文以重庆菜园坝公轨两用桥为例,分析了轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应,建立了桥梁结构的三维模型,并将轻轨列车荷载进行了适当的简化,通过特征值分析获得了桥梁结构的模态及频率,分别考虑了地震和移动荷载单独作用下桥梁结构的动力响应,并考虑了两种作用同时存在时桥梁结构的动力响应。分析结果表明,轻轨列车荷载对桥梁结构局部性能影响比较大;车速的提升对桥梁结构的振动影响并不显著;地震作用与移动荷载单独作用下引起桥梁结构的振动存在耦合。该研究对地震作用下公轨两用桥的运营安全及设计具有现实指导价值。