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断裂带错动对地铁高架桥的影响及结构优化研究

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铁道标准设计 2023年

作者：屈阳黄强兵解庆禹苗晨阳李伦孙振岳长安大学地质工程与测绘学院长安大学岩土与地下工程研究所北京城建设计发展集团股份有限公司中冶京诚工程技术有限公司

城市活断层蠕滑错动对市政建设构成潜在安全威胁，不同于突发型地震灾害，断层蠕滑错动为缓变型灾害，具有可控性。为揭示蠕滑错动对地铁高架桥的影响规律，以西安地铁10号线高架桥跨渭河断裂（F1）、泾阳—渭南断裂（F3）为工程背景，... 详细信息

城市活断层蠕滑错动对市政建设构成潜在安全威胁，不同于突发型地震灾害，断层蠕滑错动为缓变型灾害，具有可控性。为揭示蠕滑错动对地铁高架桥的影响规律，以西安地铁10号线高架桥跨渭河断裂（F1）、泾阳—渭南断裂（F3）为工程背景，基于有限元数值软件建立地层-断裂带-高架桥计算模型，分析断裂带蠕滑错动作用下不同跨度与桩长地铁箱梁高架桥的变形特征。结果表明：断裂错动作下高架桥场地地层土体变形近似呈“V”形，且上盘影响范围大于下盘；桥梁结构与地表的变形均随桩长的增大而减小，当桥梁跨度为40m、桩长为60m时地表沉降、高架桥箱梁及桥墩的变形最小；桥梁结构的变形与其跨越断裂带的角度有关，小角度跨断裂带时桥梁结构变形大于正交和大角度跨越工况；当高架桥以较大角度或正交跨越断裂带时，高架桥最优跨长约40m、邻近断裂带桥桩的最优桩长约55m；当高架桥以较小角度跨越断裂带时，高架桥最优跨长约50m、邻近断裂带桥桩的最优桩长约60m；地铁高架桥跨断裂带可通过采取大角度跨越、合适的桩长与桥梁跨长以减轻活动断裂错动对桥梁的影响。

关键词：地铁高架桥断裂错动数值模拟变形特征最优跨长与桩长

轨道交通高架桥独柱墩足尺模型偏载试验及破坏形态判定方法

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城市轨道交通研究 2022年第9期25卷 27-32页

作者：郭建强陈浩刘钊王序陈轶鹏南京地铁建设有限责任公司南京210008 东南大学土木工程学院南京211189 北京城建设计发展集团股份有限公司北京100037

以宁句城际轨道交通(南京—句容)项目为背景,开展了预制盖梁独柱墩的足尺模型偏载试验。研究表明,预制盖梁接缝面在设计偏载下始终受压,在极限荷载下表现为受拉侧墩柱弯曲破坏。提出了判断独柱墩偏载破坏形态的方法。该方法基于正常使... 详细信息

以宁句城际轨道交通(南京—句容)项目为背景,开展了预制盖梁独柱墩的足尺模型偏载试验。研究表明,预制盖梁接缝面在设计偏载下始终受压,在极限荷载下表现为受拉侧墩柱弯曲破坏。提出了判断独柱墩偏载破坏形态的方法。该方法基于正常使用条件下的应力约束不等式,以及承载力极限状态下的弯矩-轴力包络,根据加载路径与公式对应的曲线交点顺序获得偏压墩柱的破坏形态,其所预测的偏载失效顺序与试验结果一致。此外,在给定偏载控制工况下,可运用该方法确定墩柱截面设计参数,使之符合预期的失效破坏模式或增强墩柱承载力。

关键词：轨道交通高架桥独柱墩偏载试验足尺模型

Q500qENH高性能耐候钢在高架桥工程焊接技术与应用

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焊接 2022年第10期 54-58页

作者：周磊吴小燕马军伟孙彬强舒罗生甘肃省建设投资(控股)集团有限公司兰州730050 甘肃建投科技研发有限公司兰州730050 甘肃一安建设科技集团有限公司兰州730060

耐候钢在国内迅速发展,但大多数使用Q345等级以下耐候钢,Q500等级及以上的耐候钢在工程上应用的比较少。文中在对国内耐候钢桥梁进行全面梳理的基础上,依托G109线(忠和傅家窑立交至八里湾)改扩建工程钢结构桥梁项目,对Q500qENH高性能耐... 详细信息

耐候钢在国内迅速发展,但大多数使用Q345等级以下耐候钢,Q500等级及以上的耐候钢在工程上应用的比较少。文中在对国内耐候钢桥梁进行全面梳理的基础上,依托G109线(忠和傅家窑立交至八里湾)改扩建工程钢结构桥梁项目,对Q500qENH高性能耐候钢及相应焊材的耐腐蚀性能、碳当量等进行计算,分析其防腐和焊接性能。结果表明,钢材和焊接材料耐大气腐蚀系数(I)均大于6,说明其耐腐蚀性能良好;钢材碳当量(CE)大于40%,说明钢材强度增加的同时其焊接性能受到一定的影响;同时对Q500qENH高性能耐候钢采用焊条电弧焊和埋弧焊进行施焊,并进行外观检查、超声检测、力学性能试验及宏观金相试验等焊接工艺评定检验,分析和评价其焊接性能,总结出适用于Q500qENH高性能耐候钢的焊接工艺方法和焊接参数,以期为类似工程项目的焊接施工提供经验借鉴。

关键词：高性能耐候钢高架桥焊接技术 Q500qENH

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邻近高架桥的深基坑变形控制研究

建筑结构 2023年第S2期53卷 2563-2567页

作者：任兆兵中铁城建集团北京工程有限公司北京100020

在高架桥附近进行深基坑开挖可能引起桥梁基础变形,需采取有效措施进行控制。以杭州地区某邻近高架桥的深基坑工程为例,探讨了该工程基坑支护及高架桥基础变形控制指标,并比选确定基坑围护设计方案,最后利用经验估算、数值模拟、实测对... 详细信息

在高架桥附近进行深基坑开挖可能引起桥梁基础变形,需采取有效措施进行控制。以杭州地区某邻近高架桥的深基坑工程为例,探讨了该工程基坑支护及高架桥基础变形控制指标,并比选确定基坑围护设计方案,最后利用经验估算、数值模拟、实测对比等方法研究分析深基坑开挖对邻近高架桥的影响。研究结果表明:基坑开挖将使邻近高架桥基础出现水平位移和竖向位移;结合工程实际,可综合判定该工程基坑支护结构的变形控制指标为48 mm,墩台基础沉降控制指标为10 mm,墩台基础水平位移控制指标为10 mm;该工程以变形控制为目标进行基坑围护方案比选设计及施工后,通过计算及实测验证分析可知高架桥基础水平位移和竖向位移等均满足控制指标要求,不会对临近既有高架桥运营安全产生不利影响。研究成果可为邻近高架桥的深基坑变形控制研究提供有益的工程借鉴。

关键词：深基坑邻近高架桥变形控制数值模拟

高架桥混凝土多室箱梁水压爆破破碎机理数值模拟

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爆炸与冲击 2017年第2期37卷 299-306页

作者：孙金山姚颖康吴亮谢先启贾永胜韩传伟刘昌邦中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 武汉爆破有限公司湖北武汉430023 武汉科技大学理学院湖北武汉430081

高架桥钢筋混凝土箱梁属于薄壁空腔结构,钢筋含量高,难以进行钻孔爆破破碎。以武汉沌阳高架桥爆破拆除工程为背景,提出了采用水压爆破破碎多室钢筋混凝土箱梁的方案,并采用动力有限元数值模拟方法模拟了全封闭多室箱梁结构的水压爆破破... 详细信息

高架桥钢筋混凝土箱梁属于薄壁空腔结构,钢筋含量高,难以进行钻孔爆破破碎。以武汉沌阳高架桥爆破拆除工程为背景,提出了采用水压爆破破碎多室钢筋混凝土箱梁的方案,并采用动力有限元数值模拟方法模拟了全封闭多室箱梁结构的水压爆破破坏过程,研究了炸药在水中爆炸后诱发的冲击波和爆生气体对下箱梁结构的双重作用过程;在对数值模拟与实际爆破效果分析基础上,探讨了箱梁水压爆破方案的药包布置方式、爆破参数和起爆顺序等。

关键词：高架桥钢筋混凝土箱梁水压爆破破碎机制爆破方案

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北京三环高架桥下空间再利用模式研究

北京三环高架桥下空间再利用模式研究

作者：肖克强北京建筑大学

学位级别：硕士

随着城市现代化建设的快速步伐,为应对机动车带来的巨大交通压力,高架桥应运而生并迅速发展。然而,由于缺乏规划设计和有效的管理,消极的桥下空间成为了“孤岛”,它们撕裂着城市的肌理、割裂城市整体景观。近年来,在我国城市发展由“增... 详细信息

随着城市现代化建设的快速步伐,为应对机动车带来的巨大交通压力,高架桥应运而生并迅速发展。然而,由于缺乏规划设计和有效的管理,消极的桥下空间成为了“孤岛”,它们撕裂着城市的肌理、割裂城市整体景观。近年来,在我国城市发展由“增量”转入“存量”阶段后,国内各大城市的规划建设者逐渐把目光转向了桥下空间,北京、上海、广州、成都等地区涌现出了一系列优秀的桥下空间改造范例,然而令人遗憾的是,国内大多数相关实践依旧以点状示范空间存在,辐射影响范围有限,难以对整座城市起到大的影响。对于城市桥下空间的利用与改造而言,如何重新认识桥下空间与城市发展及市民公共生活之间的关系,梳理整合桥下空间资源,从而使其更好地服务于城市发展和市民生活具有重要的意义。本文选取北京三环沿线高架桥为研究对象,通过走访调查整理桥下空间现状问题,结合国内外案例研究,试图探究一种具有推广意义的城市桥下空间再利用模式。论文以桥下空间再利用模式为研究主旨从桥下空间基础研究、现状分析、案例学习、模式解析设计例证几个层面逐层深入。首先,对桥下空间的相关理论与属性类型进行研究;其次,对北京三环桥下空间的现状进行详实、全面的调研和分析,总结桥下空间现存问题,然后对国内外相关案例进行学习,从而总结桥下空间再利用的不同模式,并将模式与北京三环高架桥进行匹配;再往后,阐述桥下空间再利用的原则和策略;最终,在这些基础上按照不同模式以北京三环桥下空间作为原型,进行图文结合的设计例证,并期望对北京乃至全国桥下空间的改造提供一些建议。

关键词：高架桥桥下空间北京三环再利用模式

明挖隧道下穿高架桥时桩基多次托换的变形控制研究

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明挖隧道下穿高架桥时桩基多次托换的变形控制研究

作者：胡明园东南大学

学位级别：硕士

随着近年来地下交通工程的发展,桩基托换作为常见的解决新建隧道与既有结构基础空间冲突的技术手段得以广泛运用。桩基托换过程中上部荷载逐步转移到新的托换桩梁体系中,桩基托换后需对基坑内土体进行开挖,荷载再次进行转移,在此过程中... 详细信息

随着近年来地下交通工程的发展,桩基托换作为常见的解决新建隧道与既有结构基础空间冲突的技术手段得以广泛运用。桩基托换过程中上部荷载逐步转移到新的托换桩梁体系中,桩基托换后需对基坑内土体进行开挖,荷载再次进行转移,在此过程中,结构可能产生过大沉降、倒塌破坏等后果。因此对桩基托换过程中的荷载转移规律、沉降变形规律进行研究对实际工程施工具有重要指导意义。本文依托建宁西路隧道下穿大桥南路高架工程,将整个施工工况分成主动托换阶段、基坑开挖阶段和被动托换阶段,用理论分析与数值模拟相结合的方法研究荷载转移规律和沉降变形规律;分析非理想工况下,托换桩沉降影响因素。最后根据研究结果提出相应的沉降控制措施。主要结论如下:（1）主动托换阶段:托换桩桩顶和桩端嵌岩段的侧摩阻力先发挥,其中桩顶侧摩阻力先发挥到极限,此时沿着桩身逐步发挥托换桩下部的侧摩阻力,加载结束后桩身侧摩阻力完全发挥;托换桩端阻力在加载过程中持续发挥;被动托换阶段:被动托换完成后产生的沉降占总沉降值的比例最大。（2）基坑开挖阶段:基坑开挖使得侧摩阻力减小,端阻力增加。在开挖到基坑底部时,端阻力的占比提升到25%1%;随着桩基暴露段的增加,暴露的桩身轴力随之变大,在开挖深度达到最大值,随后由于侧摩阻力发挥作用桩身轴力逐步减小,在桩底桩身轴力达到最小值。（3）基坑开挖降水、托换桩水平移动、桩端沉渣和施工扰动等因素影响托换桩的沉降变形。基坑开挖回弹使托换桩桩身受拉、极限侧摩阻力和极限端阻力降低;桩端沉渣引起的沉降大小取决于沉渣厚度以及端阻力的大小;砂土层在钻孔灌注桩施工时会产生土体损失,使得桥桩产生沉降;托换桩暴露段因车辆动荷载和施工过扰动等产生的水平位移可能导致上部桥跨失稳。（4）采用PLC顶升系统和具有横向限位功能的应急纠偏系统可减少主动托换期间的桥桩沉降;采用桩端后压浆、将内支撑与托换桩连接、坑底加固和坑边隔离等措施可减少基坑开挖期间托换桩的沉降。

关键词：深基坑高架桥桩基托换基坑施工数值模拟变形控制

重庆山地高架桥下部活动空间热环境与热舒适研究

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重庆山地高架桥下部活动空间热环境与热舒适研究

作者：程灿华重庆大学

学位级别：硕士

城镇化的快速发展带来大量的高架桥,桥下空间逐渐成为市民重要的活动场所。作为快速发展的直辖城市,重庆的山地地形使主城中心区用地十分紧张,人口密度极高,各类高架桥数量规模巨大,形成充裕的桥下空间满足市民户外活动所需。而对于夏... 详细信息

城镇化的快速发展带来大量的高架桥,桥下空间逐渐成为市民重要的活动场所。作为快速发展的直辖城市,重庆的山地地形使主城中心区用地十分紧张,人口密度极高,各类高架桥数量规模巨大,形成充裕的桥下空间满足市民户外活动所需。而对于夏热冬冷典型城市,户外空间的热舒适是影响人在活动时生理健康与心理舒适的关键因素。论文采用实测与模拟相结合的方法,对重庆山地高架桥下部空间的热环境及热舒适展开研究,掌握重庆典型山地桥下空间热环境现状,进行热舒适评价,解析热环境的形成机制。通过敏感性分析,找出关键影响因素,为营造满足热舒适的桥下空间提供设计参考。首先,根据实地调研,总结重庆山地高架桥下部空间特征,提炼影响桥下空间热环境的环境要素,分别有桥梁走向、山地高差、空间围合界面形态及材质和水体。接着,选取四座典型山地高架桥作为研究对象,分别为杨公桥立交桥、黄花园立交桥、鹅公岩立交桥以及牛角沱高架桥,分别对其冬、夏季热环境参数进行实测,并在鹅公岩立交桥下开展行人热感觉问卷调查。实测表明,夏季鹅公岩立交桥下热环境最佳,黄花园立交桥下热环境最差,所有桥下空间的通用热舒适指标(UTCI)均超出“热舒适”标准(9～26℃),处于不舒适状态;冬季鹅公岩立交桥下部空间50%时间处于“偏冷”状态,未达到“热舒适”标准,其他三个桥下空间基本处于热舒适状态。问卷结果表明,MTSV=0、MTCV=0对应的夏季UTCI中性值约32℃,冬季UTCI中性值接近9℃,夏季UTCI中性值比代表热舒适的UTCI区间(9～26℃)上限值高6℃,说明受访者对于热环境具有较强的适应性。然后,总结分析环境要素对桥下空间热环境的影响机制,并通过Phoenics软件仿真模拟进行控制变量敏感性分析。结果发现:东西走向的高架桥下部空间热环境与热舒适优于南北走向,前者平均温度高出后者0.16℃;重庆特有的山水格局使桥下空间与江水之间形成水陆风,对环境提供冷却降温,但冷却作用仅限于与江面水平距离60m以内;在山地高架桥下,空间净高越小,热环境与热舒适越差;围合界面对流向空间的风产生屏蔽效应,对空间热环境产生负面作用。最后针对桥下空间热环境改善提出建议,包括结合桥梁走向与活动类型恰当地对空间设计布局、设计组织通风廊道;合理选取围合界面材质、充分挖掘利用滨水桥下空间从而有效发挥水体冷却降温作用。

关键词：重庆山地高架桥桥下活动空间热环境热舒适

牵引系统高架桥区段电力机车车体雷击过电压的分析及防护

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牵引系统高架桥区段电力机车车体雷击过电压的分析及防护

作者：丁俭湖南工业大学

学位级别：硕士

牵引系统高架桥区段接触网遭受雷击时,电力机车各车体上会产生过电压,导致车载设备绝缘击穿,影响电力机车安全运行。为提升电力机车的雷击防护水平,通过研究不同雷击工况下车体雷击过电压的传播规律和特性,分析了过电压对机车车体的影... 详细信息

牵引系统高架桥区段接触网遭受雷击时,电力机车各车体上会产生过电压,导致车载设备绝缘击穿,影响电力机车安全运行。为提升电力机车的雷击防护水平,通过研究不同雷击工况下车体雷击过电压的传播规律和特性,分析了过电压对机车车体的影响并提出了防护措施,本文主要研究的内容如下:（1）建立了雷击高架桥区段电力机车车体过电压的仿真模型,对雷击接触线T、保护线PW、正馈线F、贯通地线G时的车体过电压进行了仿真分析,结果表明雷击牵引网接触线T时对车体过电压的影响最大。（2）根据车体雷击过电压的幅值和衰减特性,研究了避雷器的安装位置及选型、电力机车接地方式和高架桥高度对车体过电压的影响。对不同雷击工况进行仿真,结果表明受电弓所在的2号车体过电压最大,离受电弓越远的车体过电压越小,波形呈现衰减振荡的形式。（3）针对传统氧化锌避雷器（Metaloxide Surge Arrester MOA）存在耐冲击能力及放电特性差的问题,提出了外串联间隙型避雷器（External Series Gap Arrester ESGA）的抑制措施,对2种型号的耐雷水平和雷击跳闸率进行了仿真分析,结果表明ESGA的避雷性能要高于MOA。（4）提出了在接地电阻上并联浪涌保护器（Surge Protection Device SPD）的策略,解决了电力机车直接接地和并联电容器方案存在过电压幅值高及振荡明显的问题。将3种方法进行仿真对比,结果表明采用并联SPD能将各车体过电压的幅值降低至3k V以下,并且衰减振荡的幅度较为平缓。（5）提出了提高保护线PW高度的策略进行雷击防护,克服了高架桥高度越高导致车体过电压的幅值越大的缺陷。对不同高度的保护线PW进行仿真比对,结果表明的高保护线PW度为9.5m时,可以将雷击过电压降低至3k V以下。

关键词：高架桥电力机车雷击过电压外串联开关型避雷器浪涌保护器