基于联动迭代及Heaviside函数的铁路桥墩刚度和位移计算方法

作     者：王雨权 管仲国 霍学晋 苏伟 廖立坚 WANG Yuquan;GUAN Zhongguo;HUO Xuejin;SU Wei;LIAO Lijian

作者机构：中国铁路设计集团有限公司土建工程设计研究院天津300308 同济大学土木工程学院上海200092 中铁大桥勘测设计院集团有限公司科研院湖北武汉430056 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2023年第45卷第3期

页      面：88-96页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国铁路设计集团有限公司科技开发课题(2021A240602) 

主　　题：铁路桥 桥墩刚度 广义柔度矩阵 联动迭代 Heaviside函数 通用完备解 

摘      要：为提高铁路简支梁桥墩刚度及墩顶位移计算的准确度及通用性,克服桥墩及桩基设计中无法实时考虑桩-土耦合作用对刚度的影响,提出一种基于联动迭代及利用Heaviside函数的铁路桥墩刚度及位移计算的广义柔度矩阵法。该算法通过将桩基计算“m法相关参数代入广义柔度矩阵,实现瞬态反馈桩长及地质变化对桥墩刚度的影响;基于力学等效原则推导集中荷载与分布荷载的等效节点力表达式,并通过将各荷载工况边界条件与Heaviside函数等效置换,得到桥墩单元作用任意形式集中荷载或分布荷载的等效节点力通用完备解;将该算法编入设计程序,实现铁路桥梁桩长、刚度、墩顶位移等参数的精准耦合计算。以变截面圆端形空心桥墩共同作用制动力、纵向风力及土压力为算例,计算结果表明,该算法与3种有限元软件计算的墩顶位移最大误差均在0.600%以内,计算精度高。