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重载化线路80m下承式钢桁梁桥横向加固技术研究

作　者: 宣海富
导　师: 白雁
学　校: 北京交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 重载下承式钢桁梁桥横向刚度加固静力分析动力分析
分类号: U445.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

重载铁路运输是缓解我国铁路运能紧张局面、使我国铁路运能进一步与国民经济发展速度相适应的一种特别有效的现代化运输方式,同时也是我国今后铁路货运发展的趋势。随着我国大批客运专线的相继运营,既有线的运输能力将在一定程度上得到释放,有计划、有选择地对既有铁路线进行重载化技术改造,开行大轴重重载列车,即能充分利用既有线设备条件,又能节约大量资金投入,从而达到增加线路运输能力、提高铁路的运输效率、降低货物运输成本的目的。随着很多既有铁路线上重载列车的开行和列车速度的提高,铁路线上既有桥梁横向刚度不足的问题也逐渐显现了出来,横向振幅超过《铁路桥梁检定规范》的现象普遍发生,严重时将会影响列车的行车安全,因此给既有铁路线重载化过程中桥梁的横向加固提出了更高的要求。本文针对跨度80m下承式简支钢桁梁桥在列车重载化运营过程中,横向振幅超过《铁路桥梁检定规范》安全限值的问题,提出了具体的加固整治措施并分析了其加固效果。所做具体工作如下：(1)对跨度80m下承式简支钢桁梁桥进行横向加固措施研究。首先总结了目前常用的几种钢桁梁桥加固方法,然后具体分析了钢桁梁桥的横向加固机理,根据80m下承式简支钢桁梁桥的加固技术要求,提出具体的横向加固措施,并且提出多种加固方案。(2)采用大型通用有限元软件MIDAS对加固前后跨度80m栓焊下承式简支钢桁梁桥进行静力分析,验算加固前后简支钢桁梁桥的挠度和强度,并分别分析加固前后简支钢桁梁桥的空间自振特性,对比分析其加固效果。(3)采用大型通用有限元软件ANSYS对加固前后跨度80m下承式简支钢桁梁桥进行动力仿真分析,分析加固前后钢桁梁桥的跨中最大动挠度、跨中最大横向振幅和跨中最大横向振动加速度,并分析其加固效果。本文针对80m下承式简支钢桁梁桥在既有线重载化过程中的横向加固技术研究成果具有广泛的应用前景,提出的具体加固整治方案,对国内其它类似钢桁梁桥的加固整治具有重要的借鉴和参考价值。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-29
  1.1 引言  11-22
    1.1.1 重载铁路概况  11-18
    1.1.2 既有线重载化的必要性  18-20
    1.1.3 既有线重载化线路上桥梁加固的必要性  20-22
  1.2 桥梁加固的国内外现状研究  22-25
  1.3 研究目的和意义  25-26
  1.4 本文的研究技术路线  26-28
  1.5 主要研究内容  28-29
2 跨度80m下承式简支钢桁梁桥横向加固措施研究  29-43
  2.1 钢桁梁桥常用加固方法简介  29-30
  2.2 简支钢桁梁桥横向加固机理分析研究  30-33
    2.2.1 加固上、下平纵联  31-32
    2.2.2 加固弦杆  32-33
  2.3 简支钢桁梁桥横向加固主要措施  33-36
  2.4 加固方案的选取  36-39
  2.5 各加固方案加固效果的比较  39-41
  2.6 本章小结  41-43
3 跨度80m下承式简支钢桁梁桥加固前后静力仿真分析  43-67
  3.1 大型通用土木有限元软件Midas/Civil简介  43
  3.2 有限元模型的建立  43-45
  3.3 有限元分析的理论基础  45-51
    3.3.1 单元特性  45-49
    3.3.2 计算方法  49-51
  3.4 加固前后简支钢桁梁桥静力分析结果  51-55
    3.4.1 加固前简支钢桁梁桥静挠度和应力的计算  51-53
    3.4.2 加固后简支钢桁梁桥静挠度和应力的计算  53-55
  3.5 桥梁结构自振特性分析的理论基础  55-59
    3.5.1 桥梁固有振动分析的有限元法(振动方程的建立)  56-58
    3.5.2 特征方程的求解方法  58-59
  3.6 加固前后简支钢桁梁桥自振特性的分析结果  59-63
    3.6.1 加固前简支钢桁梁桥自振特性的计算  59-61
    3.6.2 加固后简支钢桁梁桥自振特性的计算  61-63
  3.7 加固前后简支钢桁梁桥的对比分析  63-65
    3.7.1 加固前后简支钢桁梁桥挠度和强度对比分析  63-65
    3.7.2 加固前后简支钢桁梁桥自振频率对比分析  65
  3.8 本章小结  65-67
4 跨度80m下承式简支钢桁梁桥加固前后动力仿真分析  67-79
  4.1 大型土木通用有限元软件ANSYS简介  67
  4.2 桥梁横向振动机理及计算方法  67-69
    4.2.1 桥梁横向振动机理  68
    4.2.2 计算方法  68-69
  4.3 动力有限元模型的建立  69-70
  4.4 加固前后简支钢桁梁桥的动力仿真分析  70-77
    4.4.1 80m下承式简支钢桁梁桥动力响应评价指标  70-71
    4.4.2 列车编组方式及速度等级  71-72
    4.4.3 加固前简支钢桁梁桥的动力响应  72-74
    4.4.4 加固后简支钢桁梁桥的动力响应  74-77
  4.5 加固前后钢桁梁桥的动力仿真结果对比分析  77-78
  4.6 本章小结  78-79
5 结论  79-81
  5.1 本文主要研究结论  79
  5.2 展望  79-81
参考文献  81-83
作者简历  83-87
学位论文数据集  87

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