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宿连航道连云港段二级航道整治工程因航道等级提升,需对连盐铁路古泊善后河特大桥水中桥墩增设防撞设施.防撞构筑物占用河道行洪断面,需要实施河道断面补偿工程.为科学评价工程建设及补偿工程实施对河道行洪、河势稳定及防洪安全的影响,本文采用平面二维水动力数学模型,以工程区50年一遇防洪工况为控制条件,构建MIKE21水动力模型,设置不同渐变长度的补偿断面方案(铁路部门方案一:渐变段30 m;水利部门方案二:渐变段115 m),对比分析壅水高度、流速场分布、水流平顺性及局部冲刷特征.研究结果表明:采用115 m渐变段的优化方案可显著改善水流条件,水流过渡平顺、无明显旋涡,防撞墩周边最大流速由1.8 m/s 降至1.65 m/s,最大壅水高度控制在30 mm以内,满足河道行洪与河势稳定要求.研究表明,二维水动力模型能够为涉河桥梁防护工程行洪断面补偿方案设计及洪水影响评价提供定量、直观的技术支撑.
行洪断面补偿二维水动力模型桥墩防撞工程河道流态改善效果
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针对邻近高速铁路营业线桥梁桩基施工中挤土与振动扰动控制难题,提出一种由隔离桩排、减振沟与动态监测构成的协同低扰动防护方案.基于某粉质黏土地层工况,系统阐述了隔离桩的直径、桩长、间距及冠梁设计,减振沟的断面形式、钢板桩支护、聚苯乙烯泡沫耗能填充等构造细节,并规定了先隔离桩后减振沟再主桩施工的刚性时序.通过建立引入减振沟深度因子的修正振动衰减预测公式,结合三维有限元仿真与现场试验,验证了方案的降扰效能.实测表明,方案实施后营业线路基附加沉降稳定在2.1mm以内,振动速度峰值降至0.7cm/s,均满足无砟轨道毫米级变形与1.0cm/s振动速度控制标准,实现了全过程低扰动、可调控的安全施工目标.
邻近营业线桩基施工低扰动防护方案数值模拟
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作为衔接桥梁与路基的关键构件,桥台的损伤状态对高速铁路桥梁地震响应的影响机制尚未明确,导致当前高速铁路桥梁中桥台的抗震设计与运维缺少明确的技术指标.基于此,以某座5×32.5 m高速铁路多跨简支梁桥为研究对象,并引入路桥过渡段这一在高铁桥梁中起平顺刚度与沉降过渡关键作用的区域作为研究变量,采用ANSYS有限元软件建立含/不含路桥过渡段的2种精细化数值模型,针对桥台-主梁支座损伤、桥台-底座板连接损伤和桥台-路基连接损伤3类典型桥台损伤工况,开展"桥梁-轨道结构"和"路基-桥梁-轨道结构"2种分析模式下桥梁关键构件的地震响应分析.通过对比桥梁墩顶位移、滑动层位移、CA(cement asphalt)砂浆层位移、扣件位移及钢轨纵向位移等关键指标的变化差异,系统探究桥台损伤的影响规律.研究结果表明:桥台对高速铁路桥梁抗震性能的贡献不可忽视,其主要通过"桥台-主梁支座传力"及"桥台-路基连接约束"2类路径参与桥梁抗震;3类典型桥台损伤对桥梁响应的影响强度存在显著差异,影响程度排序为"桥台-主梁支座损伤＞桥台-路基连接损伤＞桥台-底座板连接损伤",其中滑动层位移与钢轨位移2类指标对桥台损伤的敏感性最高;路桥过渡段对桥梁整体抗震性能存在显著调控作用,忽略该构件的抗震贡献可能导致桥梁的地震响应被高估.研究结果可为高铁桥梁桥台的抗震设计优化与运维决策提供理论支撑与技术依据.
高速铁路桥梁路基-桥梁-轨道结构桥梁-轨道结构桥台损伤地震响应
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[目的]为了解决不平衡荷载引起铁路桥墩偏移及轨道线形不平顺等技术难题.[方法]提出一套"分阶段循环纠偏"的精细化施工控制方法,基于对 9 个桥墩变形数据的系统分析(横向最大偏移13.3 mm,垂向最大偏移11.8 mm),利用多组带有自锁功能的千斤顶,构建了"同步顶升-横向平移-垂向调高"的集成施工体系.同时对9 个非均匀变形的桥墩进行调整,情况复杂特殊,同步调整易引发结构二次应力集中,导致桥梁结构局部开裂或破坏,同时,高铁施工精度要求高,如何保证纠偏后达到设计状态是本次研究的重难点.设计"先拉齐偏差再分步纠偏"的调整策略,通过分阶段循环作业(横向两阶段、垂向三阶段),每次纠偏量控制在 5 mm 以内,并采用位移传感器与 PLC 控制系统实现同步误差<1 mm 的精准控制,通过"小步快跑"减少结构应力累积,避免结构二次损伤.[结果]通过一系列纠偏作业,并对最终采集数据进行验证,桥梁偏压变形得到纠正,整治后轨道线形最大横向偏差控制在2 mm 以内,垂向偏差控制在3 mm 以内,满足精调要求,达到方案的预期效果.[结论]形成一套完整的大型多孔桥梁偏压变形纠偏施工技术体系,可为类似工程提供可靠的技术路径和施工范式.
铁路桥梁简支梁偏压变形纠偏整治
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[目的]新建市域铁路等轨道交通与架空输电线路发生交叉穿越的情况难以避免,若处理不当会出现断线、倒塔等情况,威胁铁路运行安全.[方法]为满足架空输电线路交叉或近接要求,首先梳理出输电线路跨越铁路段需符合独立耐张段"三跨"原则,与500 kV 高压架空线交叉或近接时最小水平距离≮30 m、最小垂直距离≮16 m,以及铁路桥梁架桥机施工作业时的安全距离≮15.5 m 三大保护要求,然后以长沙至宁乡市域(郊)铁路沿线下穿的 3 处 500 kV 高压架空输电线路为实例,分析三大保护要求对铁路线路设计的影响,最后提出改进方案及建议.[结果]研究表明,铁路线路平纵设计过程中应首先满足与输电线路交叉跨越时的最小水平距离和最小垂直距离要求,在此基础上再考虑铁路桥梁下方车辆通行4.5m 净空高度要求,净空不足时可考虑拓宽车道、下沉车道、车道绕行等解决方案.若未能构成"三跨"独立耐张段而需要进行改塔作业时,应尽早与电力部门沟通对接改造费用、停电计划等诸多事宜.[结论]研究成果可为市域铁路等轨道工程下穿高压架空输电线路提供设计参考.
市域铁路架空输电线路最小垂直距离最小水平距离
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为提高千米级铁路钢桁梁桥线形控制精度,提出千米级铁路钢桁梁桥数字化拼装技术.该技术首先采用三维激光扫描与高精度激光跟踪测量相结合的方法,获取桁段端部螺栓孔群细部点云和整体空间坐标信息,建立兼具局部细节精度与整体空间精度的桁段逆向模型;然后结合温度场分析和力学修正,建立桁段设计无应力状态对比模型;最后采用相邻桁段数字化拼装分析预测当前节段拼装后的高程偏差、横弯偏差及扭转趋势,并将线形偏差转化为拼装前调整量,实现拼装误差主动调控.以某千米级公铁两用钢桁梁桥为背景,进行可行性验证及实际应用.成桥线形监测结果表明:中跨最大偏差为49mm,仅为限值235mm的21%;60m弦测偏差为27mm<限值40mm;200m波形不平顺为26mm<限值50mm,以上结果均显著优于规范要求.验证了该技术在钢桁梁分阶段成形线形控制中的可行性,表明该技术能够提前识别并消除当前节段拼装偏差,避免局部误差继续向后传递.
千米级铁路桥钢桁梁数字化拼装三维激光扫描激光跟踪测量主动调控无应力状态法线形控制
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为满足新建匝道桥长距离、近间距下穿多线高速铁路桥梁的复杂工况,并且确保高铁运营安全,以某高铁枢纽工程为背景,开展钢混组合梁下穿高铁时的结构设计及安全影响分析.提出了合理的桥梁结构形式与施工组织方案,采用自重轻、施工便捷的钢混组合梁,关键设计参数(如桥墩净距、桩基间距、净空高度等)均严格遵循相关规范.通过Midas GTS建立岩土-结构一体化模型,模拟施工全过程对铁路桥墩位移的影响.结果表明施工及运营阶段引起的铁路桥墩最大竖向与水平位移分别为-1.025 mm和-1.027 mm,均满足规范限值(±2 mm)要求,从而验证了结构安全性与方案可行性,可为类似下穿高速铁路工程提供参考.
钢混组合梁下穿高速铁路岩土—结构一体化模型安全影响
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以唐官屯立交桥梁体拆除专项工程为背景,为降低上跨铁路桥梁的拆除过程中对既有线下铁路运营安全的影响,借鉴桥梁施工建设期间的平转转体技术,提出采用平转技术拆除该桥主梁的施工方案.先从对铁路运营影响、拆除费用等角度对不同拆除方案进行对比分析,确定采用末端定位转体拆除方案;再结合桥梁实际情况,设计转体拆除方案、工艺流程和主要辅助结构,并对主要拆除过程进行有限元模拟分析.结果表明:本文提出的采用末端定位转体拆除方案合理可行,在拆除过程中主梁和主要辅助结构的受力均满足规范要求.该方案不仅可以大幅降低拆除成本,还可显著减小对既有线下铁路运营的影响.
高速铁路桥梁转体拆除数值模拟跨铁路桥梁连续箱梁拆除方案
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研究目的:钢轨扣件作为连接轨道与桥梁的重要部件,其性能直接影响梁轨相互作用力,对铁路桥梁抗震性能的影响不容忽略.为研究不同轨道扣件阻力下重载铁路车-轨-桥(HHRTTB)系统的地震响应特性,本文以某5跨重载铁路桥梁为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA建立HHRTTB系统精细化仿真模型,探讨轨道约束和扣件阻力变化对HHRTTB系统地震响应的影响,量化评定地震作用下桥梁构件和列车的安全性.
研究结论:(1)轨道结构可为桥梁提供附加约束,有效降低其地震响应,随扣件阻力的增加,桥墩墩底纵向和横向曲率峰值分别降低8.9%和1.7%;(2)相比于桥墩,支座响应更为明显,支座的纵向和横向位移峰值分别降低27.3%和14.0%,扣件阻力增加对桥梁的纵向减震效果更为显著;(3)限位撑在固定支座破坏后失效,碰撞力峰值降低12.1%,轨道变形值和列车的车轮抬升量最大可降低20.4%和23.4%,扣件阻力增加一定程度上减小了列车脱轨的风险,扣件阻力增加到24 kN/m时,结构响应趋于稳定;(4)本研究成果可为重载铁路桥上轨道结构抗震设计提供参考和借鉴.
重载铁路扣件阻力车-轨-桥系统地震损伤行车安全
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目前既有铁路钢结构桥梁除锈以人工喷砂除锈为主,针对该作业方式存在施工效率低、安全风险大、劳动强度高等不足,研制一种基于模块化设计的除锈机器人.该机器人由轮式攀爬机构与多关节机械臂配合进行喷砂除锈;机器人载体采用组合框架式车体,结构件采用航空铝合金材料,模块化可调节轮可适应多种H型钢,以满足多种杆系结构;设计模块化多关节机械臂携带喷砂除锈机构进行除锈作业,以实现桥梁上部杆系全覆盖及杆系连接死角位置除锈;设计专用可集尘喷砂头并配置除尘系统,实现钢砂的回收与降尘,以解决环境污染问题.机器人控制方式设计为自动控制+手动控制相结合的方式.除锈机器人分别完成了室内试验和现场应用,模块化设计、航空铝合金材料的应用减轻了单个零件重量,人工搬运、拆装轻便、快捷,机器人爬升能力、不同钢结构桥梁杆系适应能力、除尘能力等均满足施工要求.
铁路桥钢结构桥梁除锈机器人轮式攀爬模块化机械臂室内试验工程应用
