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高速铁路稀柱、半整体式高架站桥梁结构设计研究

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铁道标准设计 2024年第8期68卷 86-91页

作者：沈哲亮中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

伴随着高速铁路建设进入新时期,铁路高架站出现的频率急剧增加。当桥墩较高时,高架站桥下空间有较大的利用需求,由于受刚度控制,常规桥墩布置较为密集,容易形成“桥墩森林”现象,不利于空间利用,且美观性较差。为寻求适用于高墩高架站... 详细信息

伴随着高速铁路建设进入新时期,铁路高架站出现的频率急剧增加。当桥墩较高时,高架站桥下空间有较大的利用需求,由于受刚度控制,常规桥墩布置较为密集,容易形成“桥墩森林”现象,不利于空间利用,且美观性较差。为寻求适用于高墩高架站的合理结构体系,以合新铁路定远高架站为工程背景,在设计中研究了常用结构体系存在的问题,提出一种稀柱、半整体式高架站桥梁结构体系。该体系采用带悬臂的双斜柱预应力横梁门式墩,极大减少了桥墩数量和体积,并保持良好的力学性能。提出一种可释放水平力的固定支座,通过改变结构约束体系提高了结构整体刚度。与常用结构体系相比,可大幅提高桥下空间利用效率,减小结构尺寸,减少结构墩顶位移,具备良好的美观性、实用性及结构受力性能。为今后高速铁路及其他轨道桥梁高架站的桥梁结构设计提供了新思路。

关键词：高速铁路高架站桥梁结构稀柱半整体式结构设计

高压喷射注浆技术用于高铁桥梁纠偏的可行性分析

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铁道标准设计 2024年第8期68卷 92-98,107页

作者：朱江江中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

我国高铁在长期运营过程中,受周边环境变化及人类工程活动等多种因素影响,部分线路桥梁地段出现了较大的横向偏移,严重影响列车正常安全运营,亟需进行纠偏整治。在分析高压喷射注浆桥梁纠偏原理基础上,建立桥梁纠偏理论计算模型,基于弹... 详细信息

我国高铁在长期运营过程中,受周边环境变化及人类工程活动等多种因素影响,部分线路桥梁地段出现了较大的横向偏移,严重影响列车正常安全运营,亟需进行纠偏整治。在分析高压喷射注浆桥梁纠偏原理基础上,建立桥梁纠偏理论计算模型,基于弹性地基梁理论,推导高压喷射注浆纠偏情况下,基桩挠度、转角、弯矩和剪力的微分方程,以及桥墩顶部位移计算解析式;通过对比桥墩顶部位移计算值与线路实际偏移量,分析高压喷射注浆技术用于桥梁纠偏的可行性,并以现场典型工程案例纠偏效果进行验证。研究结果表明:桥墩顶部位移与地层土体地基系数和高压喷射注浆产生的超孔隙水压力有关,当土体地基系数和超孔隙水压力分别取1 MPa/m和80.3 kPa时,桥墩顶部的理论计算位移为81.8 mm,远大于常见运营高铁无砟轨道线路实际偏移量;采用某高铁松江特大桥桥梁纠偏工程中,现场实测超孔隙水压力均值30.4 kPa计算的桥墩顶部位移为6.4~31.0 mm,其均值也大于线路最大偏移量18.2 mm,表明高压喷射注浆技术用于桥梁纠偏理论上可行;纠偏完成后桥梁及轨道结构状态稳定,线路线形平顺,恢复常速运营多年未见异常,理论和实践证明采用高压喷射注浆方式进行桥梁纠偏是一项切实可行的技术措施。

关键词：高速铁路铁路桥梁桥梁纠偏高压喷射注浆技术理论计算模型弹性地基梁可行性分析

水平层状碳质页岩地层高速铁路大断面隧道基底变形机理研究

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铁道标准设计 2024年第6期68卷 145-152页

作者：周俊超中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

我国西部、西南部地区在建及建成的高速铁路隧道常发生仰拱隆起病害,严重威胁着隧道施工进度及运营安全。依托兴山东隧道典型的水平层状碳质页岩地层,开展仰拱基底隆起机理研究,对仰拱基底以下的围岩进行模型简化,应用构件试验定性分析... 详细信息

我国西部、西南部地区在建及建成的高速铁路隧道常发生仰拱隆起病害,严重威胁着隧道施工进度及运营安全。依托兴山东隧道典型的水平层状碳质页岩地层,开展仰拱基底隆起机理研究,对仰拱基底以下的围岩进行模型简化,应用构件试验定性分析、数值模拟定量计算的方法,揭示了不同层厚、层间黏聚力以及材料强度对层状岩体破坏模式的影响,分析导致水平层状围岩隧道底鼓的原因,并提出相应的底鼓控制处置技术。研究结果表明:(1)层厚的减小降低了层状复合岩体抵抗变形和破坏的能力,主要表现为弹性阶段的缩短和变形速率的加快;层间黏结强度的降低破坏了层状复合岩体的整体性,导致层状岩体加速进入单一岩层受力阶段,但对极限承载力劣化效应不明显;(2)岩体本身材料强度降低极大地降低了层状复合岩层的承载能力,使得破坏过程显著加快,影响程度和范围进一步加深,结合数值模拟结果进一步证明了岩体本身强度在层状岩体的变形和破坏当中占据主导位置;(3)列车振动的疲劳损伤、地下水聚集的弱化作用以及围岩的长期力学性能均将影响隧道仰拱的稳定性,变形控制效果排序为:加深仰拱>基底注浆>仰拱锚杆。

关键词：高速铁路铁路隧道水平层状围岩仰拱底鼓构件试验数值模拟变形机理

高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂安装技术研究

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铁道标准设计 2024年第4期68卷 186-192页

作者：卢广苗中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

高速铁路大跨度钢桁架桥纵向伸缩量大且变位复杂,是影响接触网腕臂偏移等系统能否正常、安全运行的重要因素,如何解决接触网腕臂安装、偏移调整与钢梁伸缩之间的协同配合,目前国内在此方面鲜有研究。通过阐述受导线伸缩影响的腕臂偏移... 详细信息

高速铁路大跨度钢桁架桥纵向伸缩量大且变位复杂,是影响接触网腕臂偏移等系统能否正常、安全运行的重要因素,如何解决接触网腕臂安装、偏移调整与钢梁伸缩之间的协同配合,目前国内在此方面鲜有研究。通过阐述受导线伸缩影响的腕臂偏移机理和大跨度钢桁架桥梁体纵向伸缩机理,分析在不同接触网锚段布置方式下大跨度钢桁架桥梁体伸缩对腕臂偏移的影响,并采用逐工点分析法总结不同工况下钢梁伸缩与导线伸缩对腕臂偏移影响的相互关系,揭示了接触网腕臂安装曲线在导线伸缩及钢梁伸缩共同作用下的计算方法。结合典型案例计算分析,建议采用不同钢梁跨度下的推荐锚段布置方式能有效降低腕臂偏移量,并提出应重点关注伸缩缝两侧锚段腕臂偏移问题、腕臂偏移为叠加关系时缩小半锚长度、钢梁跨度大于720 m时应重点计算伸缩缝两侧双腕臂间距等优化事项。研究内容及计算公式可为系统性解决高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂偏移设计、施工及运营维护等技术难题提供理论支持。

关键词：高速铁路大跨度桥钢桁架桥钢梁伸缩接触网腕臂偏移腕臂安装曲线

晶体粒径对花岗岩力学特性影响规律的试验研究

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铁道标准设计 2024年第3期68卷 56-64页

作者：杨闯中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

岩石晶体尺寸在空间分布上具有变异性,不同晶体尺寸岩石具有不同的力学特性。为研究晶体尺寸对岩石力学特性的影响规律,选取怒江拥巴段浅层弱风化花岗岩为研究对象,根据晶体尺寸将花岗岩分为粗粒、中粗粒、中细粒和细粒共4组;采用三轴... 详细信息

岩石晶体尺寸在空间分布上具有变异性,不同晶体尺寸岩石具有不同的力学特性。为研究晶体尺寸对岩石力学特性的影响规律,选取怒江拥巴段浅层弱风化花岗岩为研究对象,根据晶体尺寸将花岗岩分为粗粒、中粗粒、中细粒和细粒共4组;采用三轴压缩试验研究不同晶体粒径花岗岩的应力-应变响应特征,并在此基础上分析了花岗岩强度、刚度及破坏特征随晶体粒径的变化规律;最后结合花岗岩微观结构图像讨论了晶体粒径对其宏观力学特性的影响。研究表明:(1)同一地区晶体粒径较小的花岗岩具有较大的峰值抗压强度及对应的轴向压缩应变,细粒花岗岩的峰值抗压强度及其对应的轴向压缩应变分别为粗粒花岗岩的1.5~2.2倍和1.6~2.1倍;(2)晶体粒径从粗粒逐渐减小到细粒的过程中,花岗岩的抗剪强度和刚度均逐渐增大,其中黏聚力从13 MPa增加至32 MPa,内摩擦角从45.2°增加至52.5°,变形模量从1.0(归一化)增加至1.7~2.5,泊松比从0.29减小至0.22;(3)不同粒径花岗岩的微观结构具有显著差异,细粒花岗岩晶体颗粒的致密程度及晶体之间的胶结程度显著优于粗粒花岗岩。

关键词：弱风化花岗岩晶体粒径微观结构三轴压缩试验应力-应变曲线强度刚度

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

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铁道标准设计 2024年第1期68卷 96-101页

作者：郭安娜王新国崔苗苗周刚中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,... 详细信息

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

关键词：公铁两用桥斜拉桥公铁混合布置主梁断面带挑臂双索面箱桁组合断面钢锚箱设计

简支变结构连续小箱梁桥负弯矩区UHPC-NC组合桥面板抗裂性研究

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铁道标准设计 2024年第5期68卷 75-81,96页

作者：李俊中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

针对当前简支变结构连续小箱梁桥负弯矩区钢束易堵孔、运营中桥面开裂病害等问题,提出一种无负弯矩钢束的UHPC-NC组合桥面板结构。以一座3×30 m简支变结构连续小箱梁桥为研究对象,以正常使用极限状态梁体不开裂为控制准则确定UHPC合理... 详细信息

针对当前简支变结构连续小箱梁桥负弯矩区钢束易堵孔、运营中桥面开裂病害等问题,提出一种无负弯矩钢束的UHPC-NC组合桥面板结构。以一座3×30 m简支变结构连续小箱梁桥为研究对象,以正常使用极限状态梁体不开裂为控制准则确定UHPC合理构造尺寸,对所提出的负弯矩组合桥面板结构进行1∶2的缩尺模型试验。试验显示:裂缝首先出现于UHPC-NC交界面处的普通混凝土部分,随后逐渐向UHPC层沿伸,且C50混凝土开裂、梁体破坏对应的截面弯矩分别为3 520,9 152 kN·m(考虑1∶8弯矩缩尺比),大于正常使用极限状态、承载能力极限状态梁体截面弯矩3 300,5 838 kN·m,即该组合桥面板结构满足小箱梁的抗裂与承载能力要求。基于试验结果建立精细化有限元模型,采用参数分析法研究UHPC厚度对梁体开裂荷载、极限承载力等方面的影响。结果表明:梁体开裂弯矩主要由UHPC上覆层厚度决定,相较于普通钢筋混凝土梁,5 cm厚的UHPC上覆层可将梁体开裂弯矩提高28.9%,7.5 cm厚的UHPC上覆层可将梁体开裂弯矩提高41.6%;在配筋率不变的情况下,增大UHPC层厚度对梁体承载力无显著提升。综合考虑梁体受力性能以及施工便利性,建议背景工程UHPC厚度取10 cm。

关键词：预应力混凝土桥箱梁桥模型试验负弯矩区超高性能混凝土抗裂构造数值模拟

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数学大单元教学视角下问题支架的设计

湖北教育 2024年第17期 51-52页

作者：叶琳余力武汉市汉阳区德才小学武汉市江岸区沈阳路小学

数学大单元教学视角下,教师如何借助知识之间的关联设计问题支架,将抽象的知识与真实的情境相融,促进学生直观地理解知识的本质,培养学生的数学核心素养呢?

关键词：数学核心素养问题支架理解知识关联设计大单元教学情境相融视角下

多跨预应力混凝土连续梁整体平移改造施工关键技术

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世界桥梁 2024年第2期52卷 114-119页

作者：代保平戴军翔中铁大桥局集团有限公司湖北武汉430050

宿迁古黄河老桥为(22.5+3×30+22.5)m四幅分离式连续梁桥,两侧为非机动车道桥,中间为机动车道桥。由于该桥位于生态保护区且梁体质量良好,为满足迎宾大道二期快速化改造需要,采取在不中断交通的前提下,通过交通导改先后将西侧和东侧机... 详细信息

宿迁古黄河老桥为(22.5+3×30+22.5)m四幅分离式连续梁桥,两侧为非机动车道桥,中间为机动车道桥。由于该桥位于生态保护区且梁体质量良好,为满足迎宾大道二期快速化改造需要,采取在不中断交通的前提下,通过交通导改先后将西侧和东侧机动车道桥分别往两侧整体平移3.25 m,再于中间修建新桥的改造方案。结合桥位处水文地质情况,采用在非机动车道桥外侧设置“钢板桩+过水钢管”围堰进行无水条件下的基础墩身拼宽施工。改造施工时,根据单侧机动车道桥支座处顶升荷载及梁底空间选配布置顶升千斤顶和步履器;通过有限元计算确定梁体顶升与平移施工过程中各支点竖向和横向位移偏差控制指标,采用PLC液压同步控制系统操控步履器与千斤顶交替顶升与平移,既能保证梁体整体顶升与平移的精度又能有效控制梁体应力突变;待梁体平移到设计位置后,拆除步履器和顶升千斤顶,复原垫石、支座及挡块。

关键词：混凝土连续梁桥旧桥改造步履式同步顶升整体平移施工技术