跨海桥梁承台波流力计算方法与合成系数研究及应用

为研究跨海桥梁承台波流力计算方法与合成系数取值的适用性,给跨海桥梁承台波流力计算提供指导,基于承台波浪力和水流力计算理论,以平潭海峡公铁大桥SR54号桥墩为研究对象,通过物理模型试验,得到承台波流力与波浪力、水流力之和的比值(合成系数)。试验结果表明:对于桥梁基础承台波流力最大值可简化地取波浪力最大值与水流力最大值之和的1.04(合成系数)倍,在计算时可忽略桥墩和桩基的影响。将该方法应用于港珠澳大桥、平潭海峡公铁大桥以及某输变电工程电塔基础承台结构波流力计算,结果表明采用该方法的波流力计算值与模型试验值符合较好,具有较高的精度,可推广应用于同类跨海桥梁承台波流力计算。

梁轨相互作用对台后短路基上端刺设置的影响

研究目的:端刺作为台后轨道结构的限位结构,是桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道的重要组成部分。本文采用有限元方法建立线-板-桥-端刺-路基一体化计算模型,研究梁轨纵向相互力学行为对短路基地段端刺受力与变形的影响,并对短路基地段端刺设置方案进行优化,提出底座板在短路基上连续铺设、在底座板中部设置倒T型端刺并采用AB组填料填筑的方案。研究结论:(1)短路基上底座板连续铺设时,短路基长度对温度力下轨道结构-端刺的纵向受力与变形几乎没有影响,且端刺与摩擦板受力很小;(2)对比文中三种端刺设置方案,底座板连续且设置端刺时,连续梁右端钢轨纵向力与位移变化较为平缓,且钢轨纵向位移约降低22%;(3)提出的优化方案为:短路基地段底座板连续并设置倒T型端刺,但采用更经济适用的AB组填料填筑,检算结果表明,温度力作用下端刺与摩擦板的受力均较小,能够满足工程应用要求;(4)该研究结论可为CRTSⅡ型板式无砟轨道设计提供一定的理论依据。

Q420qE高强度结构钢的焊接接头力学性能标准

南京大胜关长江大桥采用Q420qE高强度结构钢。根据对焊接桥梁结构细节分类及其裂纹体模型的断裂力学分析、结构应力分类,给出3类结构细节的裂纹体断裂驱动力的典型结果。根据对Q420qE钢板及其焊接接头的全厚度深缺口宽板拉伸试验、夏比V形缺口冲击试验得到的大量试验结果,进行量化的统计分析,给出Q420qE钢板及其焊接接头的断裂抗力表达式。结合该桥Q420qE钢构件焊接接头的应力水平,根据断裂力学判据KI≤KC和计算、试验结果最终确定该桥Q420qE高强度结构钢的焊接接头力学性能标准。

新型镦边U肋与面板连接焊缝切口应力分析

正交异性钢桥面板焊接部位疲劳问题突出,为研究采用新型镦边U肋替代传统U肋,其与正交异性钢桥面板焊缝处的应力改善情况,以典型正交异性钢桥面板为研究对象,按照实际尺寸参数采用ANSYS有限元软件建立足尺节段模型进行分析。确定关注区域及最不利荷载加载位置,在此基础上,建立焊缝局部精细模型,采用切口应力法分析镦边U肋与面板焊缝和传统U肋与面板焊缝在焊趾及焊根部位的应力。结果表明:采用镦边U肋与传统U肋在U肋与面板焊缝处应力分布基本相似;相对于传统U肋焊缝,镦边U肋焊缝在面板焊趾、焊根和U肋焊趾处应力最大降幅分别为24.3%、43.8%、60.5%,镦边U肋可以较好地改善U肋与面板焊缝处的应力集中效应,有利于提高结构的抗疲劳性能。

考虑非线性时变相关特性的支座纵向位移精细模拟方法

为准确模拟支座纵向位移、实现支座纵向伸缩性能的精准评估,以铜陵长江大桥为背景进行研究。基于该桥主梁温度和支座纵向位移的健康监测数据,分析主梁温度对支座纵向位移的非线性时变影响规律,提出基于非线性时变系数回归模型的支座纵向位移精细模拟方法;利用该方法计算支座纵向位移,并与实测数据及多元线性回归模型的模拟值进行对比。结果表明:在1 d内支座纵向位移与主梁温度之间具有较明显的非线性时变相关特性,相关特性曲线呈现出扁圆形的时滞特征;非线性时变系数回归模型的模拟结果与实测结果的变化趋势更为接近,其模拟结果与实测结果之间的绝对误差为10.5%,多元线性回归模型的模拟结果与实测结果之间的绝对误差为30.79%,非线性时变系数回归模型比多元线性回归模型具有更高的拟合精度。

三主桁84+84m连续钢桁梁桥正交异性整体钢桥面受力分析

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路上一座六跨连续铁路钢桁梁(拱)桥,采用混凝土与钢正交异性板相结合的整体桥面,多横梁体系,钢正交异性板与下弦杆焊连在一起。本文主要研究了该桥边孔84+84m三主桁连续钢桁梁桥正交异性整体钢桥面板的受力情况。利用空间有限单元法,对桥面系部分构件的受力情况进行了分析。计算结果表明:该桥的整体桥面结构满足高速行车要求;桥面系各构件受力合理。

中、美、英规范关于跨海桥梁桩基波浪力的对比

为研究中、美、英规范在跨海大桥桩基波浪力计算方法上的差异,对我国《港口与航道水文规范》(JTS 145-2015)、英国《海工规范》(BS 6349-1:2000)和美国《海岸防护手册》(EM1110-2-1100)中小尺寸桩柱波浪力的计算原理、适用范围和参数进行对比,并以平潭海峡大桥为例计算其桥墩桩基的波浪力。研究结果表明:中、美、英三国规范小尺寸桩柱波浪力计算均采用莫里森方程,速度和加速度均依据线性波浪理论确定,但由于计算方法不同,各国规范在适用范围和参数(静水面以上波峰高度、最大总波浪力和力矩、阻力系数和惯性力系数、修正系数)存在差异;虽然各国规范波浪力计算结果存在差异,但随着波浪参数的变化,其结果变化规律一致且稳定。

我国海洋桥梁工程技术发展现状、挑战及对策研究

针对未来深水海洋桥梁工程建设需求,本文分析了中国海洋桥梁工程技术取得的成就及存在的不足,提出海洋桥梁工程面临的技术挑战主要为“强风浪、强腐蚀、超水深、超大跨”等四个方面,应高度重视环境作用及其组合、结构耐久性、抗疲劳和全寿命设计等理论研究,重点突破超大跨度桥式方案、超深水基础结构形式和快速施工新型结构形式等结构关键技术瓶颈。建议成立国家级海洋桥梁工程技术研究中心,加强科技硬件力量投入及创新人才培养,完善科技奖励机制。

南京大胜关长江大桥主桥主要设计参数分析研究

南京大胜关长江大桥主桥为6跨连续钢桁拱桥,采用3片主桁构造,桥面为正交异性板整体钢桥面。该桥高速、大跨、重载的技术特点使得大桥的建设规模和设计荷载在世界高速铁路史上都是前所未有,根据有关标准合理确定本桥设计参数是完成本桥设计的基础。本文就南京大胜关长江大桥设计行车速度目标值、活载折减系数、钢桁拱矢跨比等3个主要设计参数进行分析论证,通过对国内外高速铁路桥梁工程实例的对比分析,选取多方案进行桥梁结构静、动力计算,线路条件分析,列车走行安全性,舒适性分析和桥梁经济性分析,得出了大桥行车速度目标值300 km/h、活载折减系数0.75、钢桁拱矢跨比1/4的主要设计参数,为大桥的设计奠定了基础。

混凝土梁式桥立面线形的修正方法

由于计算参数、计算理论、计算模型、计算方法与实际条件的差别及施工误差等原因,混凝土梁式桥施工完成后,实际的桥面线形与设计目标不一致,需通过适当调整调平层或铺装层厚度修正目标线形,保证立面线形匀顺。匀顺的立面线形为在设计的凸曲线范围内没有凹曲线,反之亦然。修正方法是测量多个离散点的高程,2个端点的铺装厚度按与接线设计高程一致计算,其余点的初始高程先按最小铺装层厚度计算,然后用逐点判别凹凸性来调整目标高程,再根据目标高程计算铺装层厚度,从而使全桥线形凹凸性一致,调整后的调平层和铺装层厚度在合理范围内。调平层和铺装层施工宜按厚度控制,避免铺装施工过程中高程变化对测量的影响。

海洋桥梁施工围堰的波浪压力实测与数值模拟

为研究海洋桥梁施工围堰在波浪作用下波浪压力的分布规律,通过现场实测及数值模拟的方法,对海洋桥梁施工过程中使用的大尺度钢围堰表面波浪压力进行了研究.基于三维绕射理论,使用代表波法,对实测有效波高进行规则波模拟,确定了波压力峰值沿围堰表面的分布规律以及随水深的变化规律,并对围堰表面的波浪动压力峰值进行了分析,并与实测值进行了对比.结果表明:三维绕射理论能合理地模拟围堰表面波压力分布;在绕射效应的影响下,波浪总压力、波浪动压力均呈现出迎浪侧大、背浪侧小的特点,波浪动压最大增幅可达125%;实测总压力随水深增加而增加,波浪动压力峰值随水深增加而减小.

桥梁结构长期预应力损失中值积分法研究

为研究混凝土收缩、徐变及预应力筋松弛耦合作用下长期预应力损失计算方法,以某预应力混凝土简支梁桥为背景,基于弹性徐变理论及积分中值定理,开展了桥梁结构长期预应力损失中值积分法研究,并给出了长期预应力损失中值积分法及中值系数计算公式。分别采用3种规范、数值计算法及中值积分法,计算了环境年平均相对湿度RH为60%、80%两种情况下,1、10、50年时长期预应力损失,并以数值计算值为参考值进行了对比。结果表明:按欧洲规范(EN 1992-1-1:2004)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)计算容易低估长期预应力损失,而按美国国家高速公路和交通运输协会标准(AASHTO 2012)计算则容易高估长期预应力损失;中值积分法计算值与数值计算值几乎相同,百分误差均小于0.5%;简化中值积分法计算公式与数值计算值相比略微偏小,计算误差随时间增加有减小的趋势,百分误差均在4%以内。

基于移动区间关联性趋势的两线三区预警体系研究

为了准确评估桥梁结构的安全状态,设定科学准确的预警阈值并建立合理的预警体系,以南京大胜关长江大桥运营监测系统为背景,提出基于运营监测数据关联性趋势的预警阈值设定方法,采用关联性趋势分析及概率统计方法建立两线三区预警体系。结果表明:与结构响应数据固定且单一的时程预警指标相比,关联性趋势预警属于综合预警体系,能够充分利用海量监测数据并分析其变化规律;关联性趋势预警阈值随关联性特征变化而变化,动态阈值具有更高的精度和灵敏度,该监测系统能够更科学地实时预警。关联性预警阈值设定方法具有一般性和通用性。

温度和纵向风荷载组合作用下斜拉桥结构体系研究

超大跨度斜拉桥的结构响应对体系升/降温作用和纵向风荷载作用是十分敏感的,对不同结构体系力学性能的研究是必要的。文章以某主跨1176 m的超大跨斜拉桥为工程背景,建立有限元模型,先后分析和考察了半漂浮体系、纵向固定体系、纵向弹性约束体系和温度自适应塔梁纵向约束体系等结构体系的结构力学响应及其结构性能规律。研究结构表明:温度和纵向风荷载组合作用下,塔梁纵向约束方案对超大跨度斜拉桥结构性能优化具有关键性作用;传统的纵向弹性约束体系不能使得斜拉桥结构纵向抗风性能优化和温度次内力控制同时分别达到最优状态;温度自适应塔梁纵向约束体系可以实现纵向抗风性能优化和温度次内力控制同时分别达到最优状态。研究内容和结论可以为超大跨度斜拉桥工程设计的结构体系优化选择提供了新的思路和研究支撑。

废旧轮胎在道路工程中的应用研究

一、废旧轮胎在国外道路工程上的应用研究 废旧轮胎在国外道路建设中的应用主要是将废旧轮胎橡胶粉应用于公路建设,这在国际上已有悠久的历史。20世纪60年代,Charles.McDonald发明了废旧轮胎橡胶粉改性沥青,先后被应用于道路的应力吸收层、应力吸收中间层,以及开级配、间断级配等沥青混合料中。