钢桁梁断面形式对公铁两用桥上列车气动特性影响

钢桁梁断面形式的不同可能会改变桥上列车的气动力,进而影响桥上列车运行安全性和舒适性。为此,以某千米级公铁两用悬索桥为工程为背景,通过风洞试验对三种常用钢桁梁断面形式的桥上列车进行测力、测压试验。研究结果表明,当单列车位于三种钢桁梁断面形式上的上游时,列车的阻力、升力系数无明显差异,而单列车位于下游时,列车的阻力、升力系数有较大的区别;在双车状态下,由于迎风侧列车的遮挡作用,改变了不同钢桁梁断面形式下列车的流场,使得钢桁梁断面形式对背风侧列车影响较小。无论列车位于上游、下游,其三种钢桁梁断面形式下列车的阻力系数、升力系数随风攻角的变化趋势一致。当列车位于上游时,其三种钢桁梁断面形式上列车顶部和底部圆弧过渡段都出现不同程度的流动分离,使得其列车平均风压系数不同;当列车位于下游时,三种钢桁梁断面形式上列车平均风压系数变化趋势一致,说明钢桁梁断面形式对下游列车的平均风压影响较小。列车位于上、下游时,其脉动风压系数会有显著的差异,其脉动风压系数的大小受腹杆布置形式的影响要比梁高的不同更为显著。本文研究结果可为大跨钢桁梁桥的断面形式选取提供参考和依据。

斜撑对方钢管柱-桁架梁节点抗震性能影响试验

为实现施工现场绿色、高效率、高精度的模块化装配式钢结构建筑的建造,分别提出基于柱座式的带斜撑和不带斜撑的装配式方钢管柱-桁架梁节点。共设计4个十字形足尺试件,并对其进行滞回加载试验。分别考察梁破坏和斜撑破坏模态下试件的抗震性能,探究两种破坏模态产生的原因。评估斜撑对节点极限承载力、延性、刚度以及能量耗散能力等抗震性能的影响,分析两种破坏模态下节点的传力机制,并结合破坏模态和受力特性分别给出带斜撑和不带斜撑节点的设计建议。结果表明:不设置斜撑的试件表现出良好的塑性变形和能量耗散能力等抗震性能;斜撑的设置不仅有效地将塑性铰由桁架梁转移到斜撑端部,而且大幅度地提高节点的承载力和刚度,但在斜撑破坏前桁架梁塑性变形能力受限。整个加载过程中,4个试件的柱座与桁架梁之间的连接未出现破坏,且柱子与柱座之间的法兰板未出现明显的滑移现象,该柱座式连接可靠。

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

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。

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥方案构思与总体设计

深江铁路洪奇沥公铁两用大桥主桥采用(3×100+808+3×100)m超短边跨钢-混组合混合梁斜拉桥,一跨跨越通航水域。该桥公铁分层布置,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。主梁采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确、经济性好。中跨主梁采用板桁-箱桁组合结构钢梁,桥面结构参与主桁受力,具有高效综合性能。边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合梁,融结构受力和锚固压重于一体,叠合板采用32 cm厚预制板+40 cm厚现浇层。钢-混结合段采用“钢格室+承压板”构造,钢-混结合面位于桥塔向中跨侧4.6 m。桥塔采用H形混凝土塔,基础采用35根直径4.0 m的大直径钻孔灌注桩。斜拉索采用标准抗拉强度2000 MPa的平行钢丝成品索,最大规格为PES(C)7-547。索梁锚固采用副桁弦杆节点兜底钢锚箱结构,传力可靠、抗疲劳性能好。索塔锚固创新地采用自平衡交叉混合锚固技术,以适应大规格斜拉索锚固。钢桁梁采用“纵向分段、横向分区”制造、运输、现场吊装的施工方案。

变截面钢桁腹混凝土组合梁-钢腹杆剪应力计算

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式的适用性。研究结果表明:解析法和有限元法计算结果吻合良好,在变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算中变截面效应的影响不可忽略。在集中荷载作用下,等截面梁与变截面梁等效钢腹板的承剪比最大差值约79.75%;从悬臂梁端部到根部,钢腹杆的剪应力在减小,钢腹杆的承剪比从81.48%降低至10.90%。

温州市七都二桥总体方案研究

七都岛作为温州国际未来科技岛的核心载体,其交通压力日益剧增,亟需谋划新通道以解决岛上的出行问题。从建设条件、纵断面控制因素等方面探讨建设的可行性;考虑慢行交通技术要求研究不同的接地方案;从景观定位论述主桥采用七跨连续中承式+上承式组合拱桥方案的合理性;考虑本桥特殊的交通功能,对比不同类型双层桥面结构形式,提出上层采用双边箱钢箱梁结构形式,下层采用钢桁架结构形式。该方案可为跨江市政桥梁设计提供参考。

大跨度公路及公铁两用钢桁梁桥大节段制造关键技术探讨

本文针对钢桁梁大节段的几种典型结构形式,从超长U肋压型、双节间杆件制作、特殊部位焊接、大节段精度控制等特点出发,制定合理可行的制造工艺,通过设计切实可行的胎架,采用合理的组装、焊接工艺,有效保证钢桁梁大节段的制造精度。

凤凰古城旅游服务中心结构设计

凤凰古城旅游服务中心为造型复杂的钢桁架结构,桁架跨度31.2 m,端部悬挑10 m。文章对结构桁架选型进行了对比,对构件截面选择进行了分析,通过柱截面增设加劲板、采用变截面弦杆来优化结构,并对变截面弦杆连接提出了采用内坡口的施工要求,相应做法可供类似项目参考。

高速公路曲线双幅连续钢桁梁桥设计

江苏省常熟市的常福公路分离式立交桥主桥采用(85+125+75.08)m三跨连续下承式钢桁梁,分左右两幅布置,单幅桥采用两片带竖杆的三角桁作为主桁,主桁中心距为22.25 m。主桥平面位于半径为6496 m的圆曲线上,设计考虑制造、安装方便,每片主桁分别在两个中支点及中跨中心处设置3个弯折点,有效减小加宽宽度。单幅桥主桁横断面采用平行四边形布置,内外侧主桁杆件高度与桁高保持一致,主桁中心高差为40.5 cm,横联及桥门架设置横坡。主桥采用顶推施工方法,以减小建设期对航运的影响。桥梁主桁的位置选择与折弯节点板的处理方式,可供类似工程设计参考。

基于交错桁架结构的抗震性能设计与有限元模拟验证

近年来,强震频繁发生,对于地震地区的建筑物其抗震性能设计尤为重要。但如今应用广泛的交错桁架结构,抗震性能低无法在地震地区推广使用。针对这一问题,研究提出一种基于两边连接钢板的交错桁架结构,并通过地震反应谱、静力弹塑性分析与有限元模拟验证来对该结构的抗震性能进行验证。结果表明,随着楼层的增加,试件1和试件2在横轴和纵轴方向上的位移量均呈线性增加的趋势,在整体上较为稳定,没有明显的薄弱层。试件1与试件2在X与Y方向的层间位移角均低于0.004,满足建筑结构设计要求。在有限元验证结果中,有限元计算结果与测验结果基本一致,即抗震性能符合要求。综上,研究提出的两边连接钢板式交错桁架结构具有可行性,能提高交错桁架结构的抗震性能。

上海虹桥动车所动车检修库接触网绝缘间隙击穿原因分析及整改措施

在简述近年来上海虹桥动车所动车检修库中发生的接触网绝缘间隙击穿故障的基础上,介绍接触网电分段和分段绝缘器布置、分段绝缘器安装形式。通过分解动车组入库检修过程,模拟动车组升降弓、合断主断路器操作,检测接触网电压,分析确定动车组操作过电压是分段绝缘器绝缘间隙击穿和分段绝缘子绝缘端头带电部件与钢桁梁绝缘间隙击穿的原因,提出分段绝缘器选型和安装形式优化措施。优化后,上海虹桥动车所动车检修库中接触网未再发生绝缘间隙击穿故障。

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层(局部3层)正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明:采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。

一种大跨度空间钢管桁架临时支撑胎架的应用

塔式起重机标准节作为临时支撑胎架相对于搭设满堂脚手架而言,不仅具有可周转、施工效率快、构造稳定等优点,而且还能节约施工成本。对于空间钢管桁架标高不一及标高不满足3 m倍数的情况时,需采用切割塔式起重机标准节后用工字钢焊接在塔式起重机标准节来调节胎架高度。通过调节顶部高度解决塔式起重机标准节模数的限制,可适用于多种胎架安装高度。

新型变截面导梁设计研究

导梁是桥梁顶推过程中增大顶推跨度、减小主梁悬臂长度的重要措施之一,以一座202m跨径的钢拱桥顶推导梁施工设计为例,详细分析了新型变截面导梁设计参数的选取、导梁截面的优化及导梁的整体模型与局部模型验算。经验算,在最不利工况下,导梁各杆件最大应力为263MPa,局部验算最大Mises应力为270MPa,均满足设计强度要求,各杆件刚度和稳定性均满足设计要求。在满足施工要求的前提下,最大限度降低导梁自重,节约成本,具有明显经济效益,可为同类施工提供参考经验。

桁架结构截面优化设计的改进模拟退火算法

将模拟退火算法应用于桁架结构截面尺寸优化设计,提出若干方法改进了算法的鲁棒性、计算效率和求解精度。通过一批经典问题,同时与传统结构优化算法和遗传算法进行了比较。数值结果表明,本文的改进模拟退火算法具有很高的优化求解精度,计算效率有显著提高且优于遗传算法,有望在结构优化设计问题中发挥其特点。

基于风洞试验的大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能研究

目前研究大跨度桥梁颤振性能的主要手段是节段模型风洞试验,而如何利用试验结果对桥梁主梁断面进行优化还没有得到彻底解决。以某大跨度钢桁梁悬索桥为工程背景,给出了桥梁设计基准风速的计算方法和结果。进行1∶48比例节段模型颤振振动试验,得出了主梁在各个攻角下的颤振临界风速。在最不利工况下,试验了下中央稳定板、上中央稳定板和水平稳定板对主梁颤振性能的影响,最后根据试验结果,在考虑安全、经济和美观等因素的条件下,选择最优气动方案,满足了桥梁抗风设计的要求。最后用1∶100比例全桥气弹模型试验验证了节段模型试验结果的可靠性。同时总结了大跨钢桁梁悬索桥颤振折算风速值一般位于数值4左右的规律,为今后类似钢桁梁悬索桥的颤振性能研究提供了借鉴和参考。

宁波国际会展中心屋盖管桁架结构设计

宁波国际会展中心的小展厅和东、西展厅大跨度屋盖采用了主、次空间管桁架结构体系 ,钢管之间直接相贯焊接。在展厅中部设置了四肢钢管组合柱 ,从而有效地减小了屋盖的跨度与高度 ,使屋盖的用钢量大大减小。为了适应大跨度屋面温度变形的要求 。

大跨度斜拉桥箱桁组合截面应力分布研究

为研究斜拉桥箱桁组合截面主梁纵向应力在横向分布的不均匀性,以及箱桁组合后截面形心下移引起截面应力分布的改变,以沪通铁路长江大桥4线铁路方案为背景,采用精细化有限元分析的方法,对简单荷载工况作用下主梁纵向应力在桥面横向的分布形式,及沿纵向的变化规律开展研究,分析了剪力滞后、形心偏移等因素对主梁纵向应力的影响。结果表明:下弦钢箱除将列车荷载传递给主桁外,也与主桁一起参与结构受力;下弦钢箱底板应力均匀程度较好,顶板横向自弦杆外缘向两侧4m范围应力变化较大。

大断面煤巷预应力桁架锚索的理论与实践

从力学角度重点论述了普通锚杆(索)在大断面煤巷支护失效的原理以及预应力桁架锚索的支护原理,采用数值模拟计算设计和优化五阳煤矿桁架锚索支护方案,现场实测顶板下沉量为120 mm,仅为普通锚杆(索)支护时的34.6%;掘进期间顶板主要移动活跃时限为14~20 d,之后趋于稳定;月进115 m,比普通锚杆(索)提高了15%.

桁架式型钢混凝土异形柱正截面承载力的试验研究

根据异形柱截面特点和型钢混凝土结构的粘结力特性,设计4根内含桁架式型钢骨架的不对称T形截面型钢混凝土异形柱试件,进行轴心和偏心压力(包括双偏压)作用下的试验研究,以揭示桁架式型钢混凝土异形柱的工作机理、破坏形态和极限承载力.试验结果表明:桁架式型钢混凝土异形柱的破坏过程与普通钢筋混凝土构件相似,横截面的平均应变基本符合平截面假定,型钢和混凝土能够保持协同工作直至极限承载力破坏,试件破坏时型钢没有屈曲.初步掌握了桁架式型钢混凝土异形柱正截面承载力破坏的一般规律,得出了桁架式型钢混凝土异形柱的承载能力比普通钢筋混凝土异形柱有明显提高的结论.