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桥梁竖向隔振球型支座开发及试验研究

西南交通大学学报 2024年

作者：王勇顾海龙艾宗良向律楷李小珍贾立志胡元宏宋建平中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司中铁二院工程集团有限责任公司西南交通大学土木工程学院

为降低高铁桥梁车致振动对周围环境影响，以高速铁路32m跨混凝土简支箱梁为背景，通过在铁路桥梁球型支座内置金属盘式隔振器形成竖向隔振球型支座，提出了支座力学模型和整体竖向刚度计算方法。经仿真计算和样件实测表明：支座具有良... 详细信息

为降低高铁桥梁车致振动对周围环境影响，以高速铁路32m跨混凝土简支箱梁为背景，通过在铁路桥梁球型支座内置金属盘式隔振器形成竖向隔振球型支座，提出了支座力学模型和整体竖向刚度计算方法。经仿真计算和样件实测表明：支座具有良好的刚度可设计性；金属盘式隔振器底部支承摩擦系数0.01-0.1范围内，竖向刚度增加2.1%，应力减小0.9%，反映出盘式隔振器具有良好的摩擦状态和温度适应性。通过竖向隔振球型支座的系列试验，研究了支座的常规性能、竖向刚度、隔振荷载、动静刚度比和刚度稳定性，并探究了列车作用下的支座隔振效果。结果表明：支座常规性能满足设计要求，竖向刚度和隔振荷载试验值与设计值偏差均小于±10%；支座过载卸载后竖向刚度保持稳定，对金属盘式隔振器起到保护作用；支座动静刚度比在激励频率1～17Hz下的范围为1～1.15；支座1000万次疲劳后刚度增加量小于10%，各部件完好；隔振支座支承下的桥梁满足列车安全性和乘坐舒适性指标要求，隔振支座较普通球型支座土体的振动响应衰减量达4dB左右。

关键词：高速铁路简支梁桥球型支座盘式隔振器竖向隔振竖向刚度隔振效果

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瓮马铁路乌江特大桥设计关键技术研究

铁道标准设计 2024年第3期68卷 91-98页

作者：王小飞张杰王新国周继罗春林中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁建股份有限公司桥梁工程实验室武汉430063

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表... 详细信息

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表明:主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥具有刚度大、徐变小、后期养护维修工作量小等优点,主拱圈采用小矢跨比设计,兼顾安全、经济、环保和美观,能够满足铁路桥梁跨越山区“V”形峡谷的要求;主拱圈由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,通过分层分段浇筑方案改善拱圈各构件的内力;拱上结合梁采用两片工字形钢与混凝土桥面板相结合的形式,钢梁栓焊结合,便于制造、运输和施工;拱座采用梯形断面扩大基础,基础开挖永临结合,有效降低施工风险;数值分析表明该桥结构的刚度、强度、稳定性均能满足规范要求,能够满足客货共线铁路的安全性和乘坐舒适性要求。可为其他山区铁路桥梁桥式研究提供参考。

关键词：山区铁路铁路桥钢管混凝土劲性骨架拱桥数值计算设计

椭圆塔空间缆自锚式悬索桥主索鞍系统设计研究

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铁道标准设计 2024年第6期68卷 99-105,120页

作者：黄振王志平王新国邓卓章杨得旺李安远中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁建股份有限公司桥梁工程实验室武汉430063

在建万龙大桥工程主桥为世界首座采用椭圆钢桥塔的空间主缆自锚式悬索桥。该桥鞍座采用铸焊结合的自适应式空间缆索主索鞍,鞍座存在以下技术难点:空间主缆主索鞍受力复杂;椭圆塔纵向刚度大,主索鞍的抗滑问题突出;鞍座底部为柔性支撑,索... 详细信息

在建万龙大桥工程主桥为世界首座采用椭圆钢桥塔的空间主缆自锚式悬索桥。该桥鞍座采用铸焊结合的自适应式空间缆索主索鞍,鞍座存在以下技术难点:空间主缆主索鞍受力复杂;椭圆塔纵向刚度大,主索鞍的抗滑问题突出;鞍座底部为柔性支撑,索鞍与主塔协同变形,塔-鞍连接结构传力复杂。为掌握椭圆塔空间缆自锚式悬索桥主索鞍及塔-鞍连接结构的关键技术,运用数值分析方法开展系统研究。研究结论如下:(1)当桥梁承受(恒载+汽车+人群+自来水+温度+风)作用时,满足要求的最小摩擦系数μ为0.215,需要设置12 mm竖向摩擦板;(2)主索鞍在最大缆力工况下的最大Von Mises应力为186.2 MPa,最大竖向变形为1.572 mm,满足强度及刚度要求;(3)主索鞍与钢塔连接结构主要通过支承隔板以竖向剪力的形式将主索鞍作用力传至钢塔腹板上,端部支承隔板的剪力显著大于中间隔板,剪力传递的不均匀系数为1.29;(4)主索鞍支承板在鞍座区域的边缘存在一定转角,空缆工况最大纵向转角为0.366‰rad,在鞍座顶推施工中需要加以考虑。

关键词：公路桥自锚式悬索桥空间缆索主索鞍椭圆钢塔设计

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超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

铁道标准设计 2024年第1期68卷 87-95页

作者：王小飞中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁建股份有限公司桥梁工程实验室武汉430063

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥... 详细信息

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明:(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%~50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。

关键词：超长大跨度公铁合建桥斜拉悬索协作体系斜拉桥悬索桥桥梁结构体系

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大跨度铁路斜拉桥索力快速识别方法研究

铁道标准设计 2024年第4期68卷 116-122页

作者：曹阳梅中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁建股份有限公司桥梁工程实验室武汉430063

大跨度铁路桥梁天窗时间有限且上道条件苛刻,如何基于常规监测设备利用简易方式实现大跨度铁路斜拉桥索力高精度识别十分重要。研究提出一种考虑斜拉索抗弯刚度的索力快速识别方法,既可提高索力识别精度又可大量简化运营期索力识别步骤... 详细信息

大跨度铁路桥梁天窗时间有限且上道条件苛刻,如何基于常规监测设备利用简易方式实现大跨度铁路斜拉桥索力高精度识别十分重要。研究提出一种考虑斜拉索抗弯刚度的索力快速识别方法,既可提高索力识别精度又可大量简化运营期索力识别步骤,且不受拉索边界条件和铁路桥梁实际运营状态的限制。研究表明,抗弯刚度是对索力识别精度影响较大的因素之一,通过考虑拉索实际抗弯刚度可以提高索力识别的准确性,基于拉索加速度振动实测数据在拉索简支梁模型基础上建立索频、索力以及抗弯刚度的函数关系,通过数值方法计算实测多阶模态下抗弯刚度—索力连续变化图,再通过多阶模态的交线则可进一步确定拉索的唯一抗弯刚度和索力值,并以某大跨度铁路斜拉桥为依托工程,对方法的有效性进行了验证。结果表明:(1)该方法识别的索力结果相对误差可降低5.22%,换算成绝对索力值可达254.45 kN;(2)在实际应用中识别结果易受到低阶频率干扰,宜采用拉索高阶频率进行识别,建议采用5阶及以上实测频率。

关键词：大跨度铁路桥梁斜拉桥索力识别抗弯刚度简支梁模型实测频率多阶模态交线

高速列车-悬索桥随机振动的行车安全概率评判研究

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铁道标准设计 2024年

作者：周子骥陈克坚郑晓龙杨国静中铁二院工程集团有限责任公司科学技术研究院

大跨桥梁跨径大、刚度小，在移动荷载作用下产生较大变形，严重影响行车安全。因此，大跨桥梁车桥耦合振动的行车安全评判问题一直是桥梁工程领域的研究重点。针对某悬索桥，考虑外荷载随机因素，采用虚拟激励法与确定性时程法求得行车... 详细信息

大跨桥梁跨径大、刚度小，在移动荷载作用下产生较大变形，严重影响行车安全。因此，大跨桥梁车桥耦合振动的行车安全评判问题一直是桥梁工程领域的研究重点。针对某悬索桥，考虑外荷载随机因素，采用虚拟激励法与确定性时程法求得行车安全指标的概率特征参数；借助概率论构建行车安全指标的概率分布函数；通过设定置信水平来确定安全指标阈值，并采用时域样本进行验证；最后，采用8节编组列车以悬索桥为例进行算例分析。研究结果表明，行车安全指标（轮重减载率、脱轨系数、横向力）的概率密度曲线拟合效果较好，能较为准确地拟合样本；根据置信度确定的安全指标阈值能够很好地控制其时域样本，失效样本个数均小于置信度确定数量；计算效率比统计方法高出1个数量级。可以快速、准确地评判列车运行安全。

关键词：高速列车车桥耦合振动行车安全指标悬索桥随机外荷载概率分布

昌九高铁扬子洲赣江公铁合建连续钢桁梁桥设计研究

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铁道标准设计 2024年第4期68卷 88-94,108页

作者：黄振中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁建股份有限公司桥梁工程实验室武汉430063

昌九高铁为时速350 km的高速铁路,其南昌扬子洲跨赣江中支主桥根据通航、防洪要求跨度采用(78+134+152+134+78) m,该桥为国内首座高速铁路公铁混层合建的大跨径平行弦连续钢桁梁桥,同时该主梁为首座采用带双层挑臂的钢桁梁断面。为掌握... 详细信息

昌九高铁为时速350 km的高速铁路,其南昌扬子洲跨赣江中支主桥根据通航、防洪要求跨度采用(78+134+152+134+78) m,该桥为国内首座高速铁路公铁混层合建的大跨径平行弦连续钢桁梁桥,同时该主梁为首座采用带双层挑臂的钢桁梁断面。为掌握该类型桥梁的关键技术及总结该类型桥的设计经验,开展系列研究,运用数值分析的方法,进行结构静动力分析及车桥耦合分析。结果表明:(1)带双层挑臂的钢桁梁断面具有剪力滞效应小、结构整体性强、跨越能力大、腹杆及横梁受力小、行车视野好及造价经济等优点,带双层挑臂的钢桁梁断面为公铁合建桥的适宜断面形式;(2)带双层挑臂的钢桁梁桥,墩顶处上层桥面系、跨中处上层桥面系及跨中处下层桥面系,其轴力主要由桥面板承担,分别占比为61.4%、68.7%及60.0%,墩顶处下层桥面系轴力主要由下弦杆承担,占比为72.5%;(3)带双层挑臂的钢桁梁剪力滞系数为墩顶上桥面(1.49)>跨中下桥面(1.38)>跨中上桥面(1.13);(4)带双层挑臂的平行弦连续钢桁梁桥能满足时速350 km公铁合建桥的行车运行要求,结构静动力性能良好,适用跨径能达150 m及以上。

关键词：高速铁路公铁合建桥连续钢桁梁桥平行弦静动力特性桥梁设计

时速400 km高速铁路隧道衬砌表面气动载荷特征和分布规律研究

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隧道建设（中英文） 2024年第7期44卷 1465-1476页

作者：梁争龙杨旸魏康杜云超梅元贵兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038 中铁西南科学研究院有限公司四川成都611731

为研究隧道单列车通过和2列车等速中央交会时隧道内中央处和洞口内压力波动机制和特征,隧道内各测点气动载荷最大正负压值和最大压力峰峰值沿隧道长度方向的分布规律,隧道长度对隧道气动载荷最值的影响,列车速度对气动载荷最值大小、位... 详细信息

为研究隧道单列车通过和2列车等速中央交会时隧道内中央处和洞口内压力波动机制和特征,隧道内各测点气动载荷最大正负压值和最大压力峰峰值沿隧道长度方向的分布规律,隧道长度对隧道气动载荷最值的影响,列车速度对气动载荷最值大小、位置和幅值频次的影响,以及基于隧道内最大压力峰峰值的最不利隧道长度的分布特征,采用一维非定常可压缩不等熵流动模型广义黎曼变量特征线法数值模拟方法和雨流计数法进行研究。结果表明:1)单列车通过和2列车等速交会的隧道相同位置测点压力在一定时间内保持相同;列车驶出隧道后,压力波形周期重复,与压缩波/膨胀波在隧道内传播的周期相同。2)在3种速度和0.5~10 km隧道长度范围内,单列车通过时,隧道内最大正压值在距离隧道入口200~600 m的位置;速度增加,部分长度隧道的最大负压值和最大压力峰峰值位置由隧道中央近进口端内一侧变为隧道中央近出口端内一侧。3)当时速为400 km时,单列车通过基于不同隧道压力最值的最不利长度相同,为1.3 km;2列车等速中央交会依次是1.4、0.94、1.2 km。4)隧道单列车通过和2列车等速中央交会的最高幅值等级分别可达到4800~5200 Pa和10000~10400 Pa。

关键词：高速铁路隧道气动载荷压力衰减一维流动模型特征线方法雨流计数法

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机械工程自动化技术存在的问题及措施分析

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第10期 0058-0061页

作者：张皓崎中国汽车工程研究院股份有限公司重庆401120

自动化技术在机械制造业中的应用,不仅极大提升了产值,减少了人力资源和材料的消耗,还有助于环境保护,推动了机械设计制造行业的健康可持续发展。因此,对机械设计和制造过程的自动化研究显得尤为重要。自动化技术是一门理论与实践相结... 详细信息

自动化技术在机械制造业中的应用,不仅极大提升了产值,减少了人力资源和材料的消耗,还有助于环境保护,推动了机械设计制造行业的健康可持续发展。因此,对机械设计和制造过程的自动化研究显得尤为重要。自动化技术是一门理论与实践相结合的学科,只有充分认识到它在机械设计与制造过程中的重要性,不断推动自动化技术的发展和创新,才能使我国机械制造业获得更高的经济效益,进而促进国民经济的可持续发展。

关键词：机械设计制造自动化技术