基础冲刷对铁路桥梁服役安全性能的影响研究

发布时间：2017-07-30 17:15

  本文关键词：基础冲刷对铁路桥梁服役安全性能的影响研究

  更多相关文章： 冲刷 桩土作用 p-y曲线法 等效刚度 车桥共振

【摘要】：随着我国铁路系统的飞速发展,大量跨河跨江铁路桥梁相继兴建。河流中由于桥墩的存在,减小了过水面积,改变了周围水流条件,必然会对桥墩基础产生强烈的冲刷,严重者会导致基础被淘空,下部结构承载力降低,当洪水来袭时大大增加了桥梁倒塌破坏的概率。同时冲刷使基础埋深减少,降低了桥梁的整体刚度,影响了桥梁的动力性能,当列车过桥时容易引发共振破坏。为此,研究冲刷作用下铁路桥梁的服役性能具有十分重要的意义。在分析桩土相互作用时,为方便计算,往往采取m法等线性分析方法,未考虑桩土间的非线性特征,且对冲刷作用下桥梁的动力性能研究甚少。本文系统总结了冲刷深度的计算方法,考虑土体的非线性,基于p-y曲线法分析桩土相互作用,进行了冲刷作用下桥梁的静力分析及动力特性分析,主要工作内容和结论如下：(1)分析各类冲刷机理,总结国内外冲刷公式,并选取主要公式对工程实例进行冲刷计算。计算结果表明,国内公式考虑因素更为全面,所得结果偏安全。(2)应用m法和p-y曲线法计算群桩刚度,分别建立承台底等效刚度(无桩)模型和桩基-土弹簧(有桩)模型,其中p-y曲线法考虑了桩土作用的非线性特征,所建立的有桩模型更能反映桩土间的实际情况。(3)以第二松花江特大桥的为工程背景,建立桥梁有限元模型,对比冲刷前后结构关键部位在荷载作用下的内力和位移变化。分析结果表明,虽然冲刷使桩基内力显著增加,但由于其基数较小,远小于桩身承载力,不构成安全威胁。(4)考虑桥墩整体冲刷与不均匀冲刷,对桥梁进行模态分析,在相同冲刷条件下,无桩模型比有桩模型的横向频率大得多,因此,偏安全考虑,建议采用桩基-土弹簧的有桩模型。同时通过ABAQUS建立CRH2车辆模型,求解各模态下的自振频率,并与桥梁横向自振频率进行比较。其中求得车桥共振频率区间为0.947Hz～1.264Hz,当冲刷深度为5m～10m时,桥梁横向自振频率明显降低,在不同墩高情况下,绝大多数桥梁进入共振频率区间,导致车桥横向共振,影响行车安全。
【关键词】：冲刷 桩土作用 p-y曲线法 等效刚度 车桥共振
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U447;U442.32
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景和意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-21
• 1.2.1 桥渡冲刷计算14-16
• 1.2.2 冲刷对桩基的影响研究16-18
• 1.2.3 桩土间相互作用的研究与应用18-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 2 河流冲刷机理及计算研究22-40
• 2.1 冲刷机理22-25
• 2.2 一般冲刷计算研究25-31
• 2.2.1 别列柳勃斯基假定的应用25
• 2.2.2 输沙平衡原理公式25-28
• 2.2.3 冲止流速概念公式28-30
• 2.2.4 一般冲刷计算主要影响参数30
• 2.2.5 计算算例30-31
• 2.3 局部冲刷计算研究31-39
• 2.3.1 经验公式32-33
• 2.3.2 半经验半理论公式33-35
• 2.3.3 局部冲刷计算主要影响参数35-36
• 2.3.4 计算算例36-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 桩土相互作用分析模型40-58
• 3.1 Winkler地基梁假定40-41
• 3.2 基于m法的承台底等效刚度模型41-50
• 3.2.1 模型概述41-42
• 3.2.2 m值的确定42-43
• 3.2.3 单桩内力位移43-46
• 3.2.4 群桩刚度系数46-50
• 3.3 基于p-y曲线法的桩基-土弹簧模型50-57
• 3.3.1 模型概述50-51
• 3.3.2 p-y曲线的确定51-54
• 3.3.3 有限差分法求解桩的内力变形54-56
• 3.3.4 桩基-土弹簧刚度系数56-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 第二松花江特大桥冲刷前后模型建立及静力分析58-72
• 4.1 工程概况58-60
• 4.2 冲刷前后刚度变化60-67
• 4.2.1 群桩冲深计算60-62
• 4.2.2 冲刷前后承台底等效刚度的计算62-63
• 4.2.3 冲刷前后桩基-土弹簧刚度的计算63-67
• 4.3 冲刷作用下的静力分析67-71
• 4.3.1 冲刷对桩基弯矩和剪力的影响67-70
• 4.3.2 冲刷对桩顶及墩顶横向位移的影响70-71
• 4.4 本章小结71-72
• 5 冲刷前后车桥共振条件分析72-82
• 5.1 桥梁结构模态分析72-76
• 5.1.1 无桩模型与有桩模型72-74
• 5.1.2 桥墩整体冲刷与不均匀冲刷74-76
• 5.2 车辆振型频率76-80
• 5.2.1 车辆模型理论76-77
• 5.2.2 车辆有限元模型77-78
• 5.2.3 车辆自振频率与振型78-80
• 5.3 车桥共振条件分析80-81
• 5.4 本章小结81-82
• 6 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-88
• 作者简历88-92
• 学位论文数据集92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钱平雷;1981～1985年苏联的铁路桥梁建设总方针[J];铁道建筑;1982年08期

2 ;中国铁路桥梁建设史史料试写稿选登(十四) 长江黄河的铁路桥梁一览表[J];桥梁建设;1984年02期

3 ;跨越长江、黄河的铁路桥梁简表[J];铁道工程学报;1985年01期

4 聂广武;;探索铁路桥梁的维护工作[J];科技创新与应用;2013年32期

5 路石;铁路桥梁、隧道的工程测量[J];铁道建筑;2001年05期

6 项海帆,吴定俊;我国铁路桥梁的现状和展望[J];铁道建筑技术;2001年02期

7 刘辉;徐恭义;;我国正在设计修建的特大跨度铁路桥梁及其技术特点[J];铁道工程学报;2007年09期

8 郭爱民;;我国铁路桥梁用钢的发展现状及展望[J];铁路采购与物流;2007年12期

9 刘嘉武;王海林;;我国交通基础设施——铁路桥梁的安全防护与应急救援研究[J];国防交通工程与技术;2008年01期

10 李成伟;文国军;;铁路桥梁局部损伤检测技术综述[J];山西建筑;2008年15期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李铁夫;周孝贤;;我国常用铁路桥梁的结构可靠性评估[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第七届学术会议论文集[C];1987年

2 张佐汉;姚明初;;部分预应力混凝土铁路桥梁按疲劳可靠性设计[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第七届学术会议论文集[C];1987年

3 杨永强;;外贴纤维增强塑料板加固铁路桥梁技术初探[A];第五届全国混凝土耐久性学术交流会论文集[C];2000年

4 胡宁俭;;我国钢筋混凝土铁路桥梁抗剪可靠性的评估[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第七届学术会议论文集[C];1987年

5 杜存山;;我国铁路桥梁用涂料、涂装及发展[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年

6 张付宾;许克宾;;吊拉组合结构在铁路桥梁中的应用分析[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年

7 王兴铎;周哲;朱宏光;;铁路桥梁标准荷载频谱的制定[A];全国桥梁结构学术大会论文集（上册）[C];1992年

8 张敬开;钱永久;马忠国;;大跨度铁路桥梁中采用PPC连续梁的经济性和合理性[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第九届年会论文集[C];1990年

9 王春芬;;青藏线铁路桥梁碳化寿命预测[A];青藏铁路运营管理及相关技术研讨会论文集[C];2005年

10 李新福;王之鲁;;大古铁路桥梁病害检测及整治措施[A];高速重载与普通铁路桥隧运营管理与检测修理技术论文集（下册）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 通讯员　程利军;合武铁路安徽段首座公路跨铁路桥梁开通运行[N];人民铁道;2006年

2 通讯员 田志平;武汉铁路桥梁学校中专生“不愁嫁”[N];光明日报;2002年

3 卡文;我国桥梁用钢的应用与发展简析[N];中国建材报;2009年

4 记者 峻峡 通讯员 袁仁祥;“中国铁路桥梁第一跨”巨型挂篮载重试压成功[N];重庆日报;2003年

5 通讯员刘波;定高度 找角度 打深度[N];中国铁道建筑报;2009年

6 ;我国桥梁工程建设用钢发展状况[N];世界金属导报;2009年

7 雷正刚 邹德辉 江超;武钢获京沪高铁技术创新特等奖[N];中国冶金报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 于芳;列车荷载及地震作用下隔震铁路桥梁的动力性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李祺;内河大直径钢管斜桩铁路桥梁综合施工技术研究[D];吉林大学;2016年

2 袁茂林;基础冲刷对铁路桥梁服役安全性能的影响研究[D];北京交通大学;2016年

3 董延杰;基于WinCE的铁路桥梁检测系统接收终端的研究[D];西安科技大学;2011年

4 胡健勇;铁路桥梁健康状态评估技术研究[D];石家庄铁道大学;2015年

5 周慧芳;铁路桥梁钢筋混凝土结构可靠度研究[D];大连理工大学;2013年

6 杜娟;湿陷性黄土地区铁路桥梁施工风险研究[D];兰州交通大学;2013年

7 杨忠平;铁路桥梁段噪声影响及其治理措施研究[D];西南交通大学;2014年

8 刘成和;铁路桥梁项目施工质量管理研究[D];西南交通大学;2009年

9 李义娟;常用跨度铁路桥梁状态预警技术研究[D];石家庄铁道大学;2013年

10 高至飞;铁路桥梁状态诊断试验技术研究[D];中南大学;2007年

，

本文编号：595300