跨线转体桥施工抗倾覆技术研究现状及展望

在我国交通强国战略背景下,伴随公共交通建设力度的进一步提升,交叉线路变得越来越频繁。在跨越既有铁路开展桥梁工程建设时,为不影响铁路线路的正常运营,大多选用桥梁转体施工方案。为保障转体桥梁施工的安全,亟需系统梳理和总结桥梁转体施工抗倾覆难点及现有抗倾覆关键技术。通过调研国内外平转型转体桥工程实例及对相关文献进行分析与研究,分别从桥梁结构不平衡因素、转体结构所受外荷载影响及转体桥梁的施工工艺三方面进行研究,分析现有跨线转体桥梁施工技术抗倾覆难点,结合当前最新研究成果及较为先进的施工工法,总结专家学者提出的桥梁转体施工抗倾覆关键技术。最后对桥梁转体施工抗倾覆新技术进行展望,提出基于北斗技术下桥梁转体姿态实时动态监测技术与基于机器学习算法下,对转体桥梁的动态位移及结构损伤快速且精确识别的构思,为平转型桥梁转体施工抗倾覆研究的进一步发展提供了一定的研究思路,对平转型桥梁转体工程建设抗倾覆具有一定参考与借鉴意义。

基于液压控制技术的船舶自动应急抗倾覆装置设计

船舶在航行过程中受到波浪影响容易发生倾覆事故,对人员安全造成极大威胁。本文在研究Conolly船舶横摇模型的基础上,提出一种基于液压控制技术的船舶自动应急抗倾覆装置的设计方案,使用减摇鳍来降低船舶的横摇幅度,并通过DSP控制器+Conolly船舶横摇模型的闭环控制方案实现船舶自动应急抗倾覆的目的。通过升力传感器、行程反馈和角度反馈的信号,然后计算出最优的控制信号发送给液压缸并驱动减摇鳍,产生与船舶横摇方向相反的力矩,系统能够动态响应海况变化和船舶运动,对自动应急抗倾覆装置进行仿真,结果表明,系统具有较好的适应性和实时性。

基于多点支撑体系匝道桥抗倾覆加固方法及理论研究

单柱墩桥梁具有较弱的抗倾覆力矩和较差的横向稳定性,倾覆事故的风险相对较高。文章以某互通独柱墩匝道桥为依托,应用Midas Civil构建全桥有限元模型,分析最不利车道偏载下桥梁的支座受力状态和抗倾覆稳定性系数,并针对倾覆破坏的机理提出了新型基于多点支撑体系的桥梁加固措施。结果表明:该加固方式可在有效降低失稳效应的同时显著提升桥梁的整体抗倾覆能力,桥梁的横向抗倾覆稳定系数提升6.5倍,桥梁的抗倾覆稳定性可满足我国现行规范要求。研究可为独柱墩桥梁的抗倾覆理论计算方法及加固方案提供指导性建议。

新型防落梁、抗倾覆球钢支座力学性能分析及应用

针对桥梁在地震和极端偏载条件下的落梁与倾覆问题,提出了一种新型防落梁、抗倾覆球钢支座装置。传统防落梁措施如挡块和防落链存在结构可靠性差、易损伤、施工费用高及影响美观等问题,而现有支座研究多集中于防落梁性能,对抗倾覆性能研究较少。为解决这些问题,以典型城市超宽大悬臂钢梁为案例,在结构地震和抗倾覆分析的基础上,设计了一种集防落梁与抗倾覆功能于一体的新型球钢支座。该支座在传统球钢支座基础上增设了抗剪销、侧向钢挡块和锚固拉杆,通过多道防线设计提升防落梁性能,并利用柔性缓冲和水平抗力可定制设计等特点,确保支座在地震和极端偏载作用下的稳定性和安全性。研究通过参数敏感性分析、抗震防落梁性能分析及抗倾覆性能分析,验证了新型支座在控制主梁位移、减小墩底内力及提升抗倾覆能力方面的显著效果。研究结果表明,采用新型防落梁球钢支座后,主梁位移和主墩内力均控制在合理区间,避免了落梁与相邻联碰撞的风险,同时显著提升了桥梁的抗倾覆性能。此外,该支座还具有结构简单、易维护、更换及成本适中等优点,已获实用新型专利并成功应用于实际工程,为桥梁工程的安全性和耐久性提供了有力保障。

缆上柔性轨道负载走行架梁设备横向抗倾覆稳定性研究

针对设备在负载行走过程中存在的倾覆风险,建立了缆上柔性轨道负载走行架梁设备的基本力学模型,从设备一般受力状态、横向抗倾覆稳定性分析方法、稳定性影响因素、结构优化、姿态调控措施等方面开展了深入研究。首先,将容许最大不平衡吊点力作为设备横向稳定性的评估指标,分析了7种稳定性影响因素与2种失稳方式,推导出了简化的稳定性计算公式,并给出了数值计算方法,计算误差在2%左右;然后,通过参数敏感性分析提取出设备稳定性的关键影响因素,9个敏感参数中,行走小车结构尺寸对设备横向稳定性的影响最大,风荷载、吊点荷载及行走承重索张拉力次之,行走小车自重、行走承重索张拉力不均匀系数的影响最小,并以此为基础对设备结构形态与质量进行了优化设计,将设备的横向抗倾覆稳定性提高了9.4%;最后,制订了4种典型工况下的设备姿态控制标准,为保证设备运行安全,负载时应控制设备与猫道不发生碰撞,空载时控制横向偏转角度不超过5.39°,并结合参数敏感性分析结果,提出了2条设备横向姿态控制措施,可及时有效地修正设备姿态,使其始终保持在最佳的行走姿态。

高速铁路重力式路肩挡墙抗倾覆稳定性对路基面动变形影响

路肩挡墙支护能力对路基面动变形有重要影响。构建高速铁路无砟轨道-路肩挡墙路基的空间结构有限差分模型,针对以倾覆破坏为主导模式的岩质地基重力式挡墙,基于正交试验方案,分析路堤高度、墙胸坡度、墙背倾斜、墙土摩擦、墙体位置、抗倾覆稳定系数共6个因素对路基承受列车荷载的动变形影响效应。通过引入反映路肩挡土墙约束路基能力的动变形指数R_ω,建立路基面动变形与显著影响因素之间的关系式。研究表明:列车荷载下路基面动变形以压缩变形为主,跟随变形与墙顶水平动位移近似呈线性正相关;挡墙抗倾覆稳定系数K_0和墙背倾斜tanα是影响路基面动变形的2个显著因素,R_ω与K_0和tanα之间服从二元三次曲面关系;以路肩挡墙路基面动变形ω不大于标准断面路堤相应值δ,即R_ω=δ/ω≥1.0为控制条件,墙背由俯斜渐变为仰斜,路肩挡墙抗倾覆稳定系数限值[K_0]非线性增大。研究成果对优化高速铁路路肩挡墙设计具有参考价值。

双向非对称转体连续梁桥抗倾覆稳定性研究

文章以双向非对称连续梁桥的转体施工为研究背景,基于精细化有限元分析方法,研究风荷载、结构偏斜等因素对转体桥梁抗倾覆稳定性的影响,并计算抗倾覆安全系数。结果表明:双向非对称转体连续梁桥的纵向和横向倾覆力矩及偏心距均远大于对称转体桥梁,需采用调整节段长度或设置偏心等方式抵消因自重产生的倾覆力矩;在横桥向静阵风荷载作用下,结构状态安全;上部结构偏斜超过1°时撑脚与销轴构件均已失效,偏斜角度的增大会导致抗倾覆安全系数降低。

两跨独柱墩曲线连续钢箱梁抗倾覆设计方法

独柱墩曲线连续钢箱梁是城市立交匝道桥常用的结构形式,但因其存在支座间距小、内外侧支座支反力差别大、边墩支反力小以及钢箱梁自重轻等诸多缺点,所以抗倾覆性能差便成为此类桥型普遍存在的问题。近年来发生的数十起该类型的桥梁倾覆事故,造成了严重的社会影响及经济损失。依据相关规范中关于桥梁上部结构抗倾覆计算方法,以实际工程为例,对两跨独柱墩曲线连续钢箱梁抗倾覆性能进行计算分析,得出采用双支座并且给主梁边墩位置处配重的方法,并从特征状态1及特征状态2两方面给出了提高该类型桥梁的横桥向抗倾覆性能的设计方法。

基于墩柱增设的独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆研究

近年来,独柱墩曲线箱梁桥整体侧翻倾覆事故时有发生,开展抗倾覆分析及加固对策的研究具有重要的工程价值。以某匝道桥为工程背景,考虑其抗倾覆稳定性,使用支座失效法并结合有限元分析软件Midas/Civil建立柔性梁格有限元模型,对独柱墩曲线箱梁桥加固前后的抗倾覆稳定性和动力特性进行了对比分析。研究结果表明:加固前该桥曲线箱梁的一阶振型为扭转振动,在4号墩处,易发生扭转,可能导致支座脱空,此时该桥抗倾覆稳定系数最小为1.97,不满足规范中抗倾覆稳定系数不小于2.50的要求。采用墩柱增设法对4号墩进行加固后,该桥曲线箱梁的一阶振型为纵向弯曲振动,抗倾覆稳定系数最小为4.31,抗倾覆能力得到显著提升。通过现场抗倾覆稳定性静载试验,对加固效果进行了实桥验证,效果较好。

公路曲线梁桥抗倾覆稳定性影响因素分析

曲线梁桥在“弯扭”耦合作用下易发生倾覆事故。在介绍了曲线梁桥抗倾覆稳定性分析方法的基础上,以某3×20m公路曲线现浇预应力混凝土连续梁为研究对象,基于midas模型进行抗倾覆稳定性有限元计算分析,对整体升降温、梯度升降温、桥墩不均匀沉降对曲线梁桥抗倾覆稳定性的影响进行研究。结果表明,支座不均匀沉降对桥梁抗倾覆稳定性的影响最大,后续应重点监测桥墩不均匀沉降对曲线梁桥支座反力的影响。

独柱墩桥梁横向抗倾覆性影响因素研究

基于8.5m、9.5m、10.5m三种箱梁宽度,采用有限元软件,以梁端支座间距与梁宽之比作为自变量,研究其对独柱墩桥梁横向抗倾覆性的影响。通过纵向研究以及横向对比分析发现,当梁宽确定时,随着梁端支座间距与梁宽之比的增大,最小支座反力呈曲线增大,横向抗倾覆稳定系数呈线性增大;梁端支座间距与梁宽之比大于0.6时,横向抗倾覆性基本满足;梁端支座间距与梁宽之比确定时,随着梁宽的增加,最小支座反力随之增大。实际工程中,可适当增大梁端支座间距与梁宽之比来提高梁体的抗倾覆性能。

基于多目标优化的独柱墩直线梁桥抗倾覆加固

针对倾覆风险较高的独柱墩直线连续梁桥,采用增设钢盖梁的方法对独柱墩进行加固,使独柱墩处的支承由原来的单支撑转变为三支撑,从而提高独柱墩直线梁桥的抗倾覆能力。为在提高其横向倾覆稳定系数的同时,尽可能地减小独柱墩受到的偏心弯矩作用,构建了以独柱墩原支座尺寸和钢盖梁新增支座间距为设计变量、以横向倾覆稳定系数和偏心弯矩安全系数为目标函数的多目标优化模型,然后基于Python联合NSGA-Ⅱ遗传算法与Abaqus建立的参数化有限元模型,求解该多目标优化模型的Pareto最优解集,利用博弈论综合赋权法计算目标函数的权重,再采用TOPSIS法计算Pareto最优解集中解的亲密度系数,从而选出最佳的加固设计方案。研究结果表明:采用增设钢盖梁的加固方法能够有效提高独柱墩直线梁桥的抗倾覆能力,采用初始方案加固后独柱墩直线梁桥的倾覆稳定系数提高了167%,满足规范要求;Python能将优化算法与Abaqus建立的桥梁有限元模型有效结合,得到分布均匀的Pareto最优解集;与未加固状态相比,优化后加固方案的倾覆稳定系数提高了201%;与初始加固方案相比,最佳优化加固方案的倾覆稳定系数提高37.25%,偏心弯矩安全系数提高4.04%。

有轨电车扣件式无砟轨道60R2槽型钢轨与60 kg/m钢轨抗倾覆特性仿真研究

[目的]为了给有轨电车不同地段的钢轨、扣件的选型和设计提供理论支撑,须研究扣件式无砟轨道60R2槽型钢轨与60 kg/m钢轨的抗倾覆特性,并分析影响两者抗倾覆特性的因素。[方法]利用有限单元法建立了60R2槽型轨和60 kg/m钢轨分析简化模型。分析了不同轨下垫板垂向刚度、扣件横向刚度、扣件间距以及弹条松弛2 mm和5mm对钢轨横移、弹条竖向位移、扣件承受横向力及钢轨与垫板接触长度的影响。[结果及结论]仿真研究表明:60 kg/m钢轨扭转刚度约为60R2槽型轨的1.73倍,60 kg/m钢轨竖向力偏心距比60R2槽型轨大,同等工况下,60R2槽型轨横移和弹条竖向位移大于60 kg/m钢轨,但扣件承受横向力60R2槽型轨小于60 kg/m钢轨。轨下垫板刚度越小,扣件间距越大,钢轨横移和外侧弹条竖向位移越大。小半径横向力较大地段,应适当提高轨下垫板刚度,加密扣件间距,并应适当提高弹条疲劳试验振幅。扣件承受横向力的影响因素主要有钢轨轨型、横向刚度、扣件间距,而轨下垫板刚度对其影响较小。弹条松弛2 mm和5 mm在本计算工况下,钢轨横移变化较小,对于小半径地段不易检查的有轨电车埋入式轨道,应定期翻挖检查并拧紧螺栓,以保持弹条规定的离缝值。

独柱墩连续箱梁桥的承载能力及抗倾覆验算分析

重车过桥时,独柱墩桥容易发生梁体滑移、主梁倾覆等事故。文中以西攀高速金江A匝道二号桥为例,对独柱墩连续箱梁桥的承载能力及抗倾覆验算进行详细分析,根据桥梁表观缺损、材质状况、状态参数等检测结果,采用有限元软件进行结构计算分析,评定桥梁现状,为后期养护决策提供依据。

独柱墩桥梁抗倾覆验算及加固设计

文中采用桥梁通用有限元分析软件Midas Civil 2021及midas Civil Designer,对水碾坝枢纽互通B匝道桥的独柱墩桥梁进行抗倾覆验算,针对验算结果提出三种加固方案,并通过对比分析选出最优方案。验算结果显示,特征状态1下,虽有一个支座出现脱空,但桥梁结构体系仍然稳定,不会发生倾覆;特征状态2下,桥梁抗倾覆稳定性系数为4.54,满足规范要求。为确保桥梁更高的安全性,文中提出增设拉杆和盖梁支座的加固方案,经实施后,桥梁的抗倾覆系数提高至6.1。水碾坝枢纽互通B匝道桥的独柱墩桥梁在设计和运营上均满足现行规范要求,但为提高其抗倾覆能力和确保行车安全,推荐并实施综合性的加固设计方案。

基于抗倾覆稳定性分析的桥梁结构设计研究

探究影响桥梁上部结构横桥向抗倾覆稳定性的主要因素,主要有偏心汽车荷载、横向支座间距、桥梁边中跨跨径比、桥梁平曲线半径、支座类型等;对桥梁上部结构横桥向倾覆失稳模态和抗倾覆稳定性计算原理进行深入的剖析,进而提出增大横桥向支座间距、优化桥梁孔跨布置、优化桥梁平曲线半径、控制汽车荷载分布等提高桥梁抗倾覆稳定性的具体措施,对保证桥梁上部结构抗倾覆稳定性、安全性与可靠性有重大意义。

大型LNG接收站储罐罐壁钢筋网片抗倾覆装置研究与应用

LNG储罐是一种高承台预应力混凝土筒体结构,主要用途为存储液化天然气,其具有良好的绝热性能和较大的容积,能显著降低液化天然气的存储及使用成本。在储罐建造时,采用分层浇筑,低温钢筋先制作成内外侧两种钢筋网片,再吊装至指定位置进行绑扎连接。在钢筋网片绑接过程中,采用传统工艺内外钢筋网片之间或者钢筋网片外侧安装抗倾覆支架或抗风拉带,钢筋网片容易受到风力影响而发生倾斜甚至可能造成倾覆,将对工程形成巨大安全隐患。

独柱墩箱梁桥抗倾覆验算及加固设计研究

近些年,我国桥梁上部结构倾覆事故多发,给人民生命和财产安全造成了较大损失.其中,独柱墩桥梁为易出现倾覆事故的典型结构之一.结合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)及《公路危旧桥梁排查和改造技术要求》(交办公路函[2021]321号)对桥梁抗倾覆评估验算提出的新要求,对某高速公路独柱墩现浇箱梁桥的抗倾覆能力进行验算评估,同时按照现行车辆荷载标准对桥梁加固前、后墩顶、墩底、墩身控制截面的承载能力极限状态进行验算.根据验算结果和桥梁结构特点,采用桥墩新增钢盖梁和横向增加支座、桥台处梁端新增抗拔销的加固方式,从而提高桥梁抗倾覆能力.目前桥梁加固施工已完成,运营状况良好.

连续梁桥的抗倾覆稳定性及加固方案研究

为了提升连续梁桥的设计水平,总结了连续梁桥的倾覆机理和倾覆影响因素,分析了规范法计算连续梁桥的抗倾覆稳定性存在的问题。同时,以某高速公路上的预应力混凝土连续箱梁桥为研究对象,利用MIDAS/Civil软件建立计算模型,分析了曲率半径和支承方式对其抗倾覆安全系数的影响,并提出了多个加固方案来改善连续梁桥的抗倾覆稳定性。

双支座花瓶墩高架桥抗倾覆性能研究

花瓶墩被广泛用于公路和市政工程高架桥设计中,为了研究双支座花瓶墩高架桥的抗倾覆性能,先探讨了不同汽车荷载的合理性,后确定加载方式,并根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)中抗倾覆的验算方法以及支座脱空后修正边界条件的计算状态,再采用Midas Civil有限元软件,对跨径为3×30 m不同宽度与支座间距的钢箱梁和钢箱叠合梁直线桥建立三维杆单元模型,并利用影响线进行汽车荷载加载,获得桥梁宽度与支座间距比值的倾覆临界值。结果表明:1)公路-Ⅰ级车道荷载用于抗倾覆验算的荷载偏小,宜采用3.1 m间距55 t的密排车队;2)在其他条件相同的情况下,满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)特征状态1和特征状态2的临界值不同;3)3×30 m跨径的桥梁,钢箱叠合梁桥梁宽度与支座间距比值倾覆临界值为3.37~3.51,钢箱梁桥梁宽度与支座间距比值倾覆临界值为2.36~2.39。