中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究

针对中低速磁浮分离式轨道梁建筑高度较大、无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出了一种开孔钢板式梁轨一体轨道梁结构,并针对其钢-混结合部的静力性能开展足尺模型试验和有限元仿真计算分析.首先,介绍了梁轨一体轨道梁工程背景以及钢-混结合部的结构特征;其次,设计了钢-混结合部静载模型试验,测试F轨、钢连接件和混凝土等构件在各级荷载下的应力和位移;最后,建立了钢-混结合部实体有限元模型,并结合试验数据分析了钢-混结合部的受力性能、传力机理以及设计参数影响.研究结果表明:1)在1.50倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,连接件承载力满足设计要求;荷载继续增大时,F轨的荷载-应力曲线表现出一定的非线性;5.47倍设计荷载下,混凝土梁体发生开裂破坏.2)F轨内外磁极位移均较小,钢-混结合部刚度较大;F轨内外磁极位移差在设计荷载下满足设计限值;1.58倍设计荷载下内外磁极位移差达到0.54 mm,开始超过位移差限值;表明钢混结合部刚度的富裕量小于强度,钢连接件应以刚度控制设计.3)在正常运营状态,磁浮列车荷载主要由钢连件的钢板承压传递,焊钉与开孔钢板传力比例较小;钢连接件中开孔直径、贯穿钢筋直径对传力影响较小,钢连接件腹板厚度增加使得钢混结合部处传力更加平顺.

横向贯通式中低速磁浮一体轨道梁钢-混结合部试验研究

为解决中低速磁浮分离式轨道梁存在的养护难、构件多,以及无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出一种横向贯通式梁轨一体轨道梁结构,针对其钢-混结合部的静力性能开展有限元分析和足尺模型试验研究,并对关键设计参数进行参数分析。结果表明,在5倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,承载力满足设计要求,且具备较高富裕量;竖向荷载主要通过钢板承压作用传递至混凝土梁体,焊钉对竖向荷载的传递作用较小;设计参数分析表明,适量提高钢连接件钢板厚度有利于竖向荷载的平顺传递。研究结果可以为梁轨一体轨道梁设计提供参考。

V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应分析

研究目的:大跨度V形刚构拱组合桥利用V形连续刚构的主跨斜腿与钢管混凝土拱的拱座连接形成,具有拱和V形连续刚构共同受力的特点,其结构性能已不同于一般的梁拱组合体系桥。通过本研究,揭示V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应。研究结论:由于拱肋对V形连续刚构桥的加劲作用,V形刚构拱组合桥中跨在活载作用下的最大弯矩和最大挠度均减小约50%;组合结构桥由于混凝土收缩徐变引起的中跨后期下挠仅为V形连续刚构桥跨中下挠量的12%;V形刚构拱组合桥的竖向刚度是V形连续刚构桥的2.56倍以上,V形刚构拱组合桥的梁拱组合效应非常明显。

沪宁城际铁路高架站桥梁设计与研究

沪宁城际轨道交通工程中的5座高架站均为"桥建合一"综合体系,作为承力传力体系的桥梁结构受到站房建筑传来的巨大荷载作用。空间有限元分析结果表明:高架站桥墩底受到巨大的弯矩和剪力作用,开设楼梯预留洞的π形截面站台梁的弯剪扭组合效应非常明显,横向宽度为12 m的π形截面站台梁,处于横向受力较为不利的状态,屋架钢管柱、雨棚柱与桥墩、站台梁的钢-混结合部局部受力复杂,通过增设普通钢筋和预应力筋、加密横隔板、加强局部混凝土、设置抗剪栓钉等措施,确保了"桥建合一"结构体系的安全可靠。

正交异性板道砟桥面钢桁梁设计

以96 m正交异性板道砟桥面钢桁梁为研究对象,根据主桁下弦杆为拉弯构件的受力特点,设计中适当增大主桁下弦杆的竖向抗弯刚度。通过取消传统的钢混组合式道砟槽板,采用新型MMA防水体系+CAP轻质垫层+钢挡砟墙桥面系布置,减小二期恒载30%以上,有效减小了主桁用钢量。为了解决正交异性钢桥面板活载加载计算工作量大的问题,提出了正交异性板桥面系虚拟影响面加载法。钢桁梁的各项刚度指标分析结果表明:本桥具有较大的整体刚度,满足200 km/h的列车行车速度要求。结合桥址实际情况,在钢桁梁小夹角上跨既有铁路状况下,采用转体施工法进行钢桁梁架设。

钢管混凝土拱桥新规范中的设计新理念

最新发布的《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T D65-06-2015)以及《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB50923—2013)传达出一些钢管混凝土拱桥的设计新理念,主要包括:(1)钢管混凝土拱桥的钢管应优先采用直缝焊接管;(2)钢管混凝土拱桥的管内混凝土推荐采用自密实补偿收缩混凝土;(3)哑铃形截面钢管混凝土拱腹腔内的混凝土不应计入主拱截面受力;(4)钢管混凝土主拱节段应采用焊接对接接头;(5)钢管混凝土拱桥宜采用以直代曲法形成主拱线形;(6)中、下承式拱桥悬吊桥面系应具有整体强健性且横梁间必须设置加劲纵梁形成连续结构体系。

宜兴市范蠡大桥方案设计

该文以范蠡大桥为例,在满足桥梁交通功能和结构受力要求的前提下,结合宜兴城市特点、文化背景和景观要求,体现其结构形式新颖美观,提出了两个主桥设计方案,"竹海虹桥"中承式竹节形折线钢管拱桥和"茶芽拱"下承式斜拉拱组合桥,使得桥梁建筑与周围环境融为一体。同时,介绍了两个方案的文化元素、桥梁结构总体设计及拟采用的施工方案。

高速铁路大跨度混凝土斜拉桥设计研究

为研究混凝土斜拉桥在高速铁路上的适应性,以主跨260 m高速铁路双塔混凝土斜拉桥为例,根据功能需要和场地条件进行桥梁结构设计,然后通过建立空间三维有限元模型,综合采用最小弯曲能量法和影响矩阵法确定斜拉桥的合理成桥状态。在合理成桥状态下,斜拉索索力均匀,桥梁整体处于桥塔预偏、中跨预拱状态。最后,分析混凝土加劲梁的竖向、横向刚度以及桥塔变形,研究温度作用和混凝土收缩徐变效应对行车安全性和舒适性的影响,并对混凝土加劲梁、桥塔以及斜拉索的强度进行验算。分析结果表明,大跨度混凝土斜拉桥各受力构件的强度和刚度均满足高速铁路行车要求。

高速磁浮梁轨分离式桥梁与轨道设计和创新

常导高速磁浮交通正在向600 km/h运行速度迈进,可以填补高铁和航空运输之间的速度空白,但是常导高速磁浮交通现有技术采用梁−轨一体化的轨道梁结构,存在施工工艺复杂、轨道线形调整困难、经济成本高等诸多问题,难以满足600 km/h高速运行要求。通过借鉴高速铁路桥梁技术和中低速磁浮轨道技术的设计理念并进行系统创新,在国内外首次提出纵横梁式钢结构轨道板、纵横梁式混凝土轨道板、钢−混组合结构轨道板等3种不同形式的高速磁浮轨道结构,将轨道功能件从梁−轨一体的桥梁结构中分离出来形成可精调的轨道结构,并通过锚杆式扣件系统安装于预制架设整孔箱梁上,形成新型高速磁浮梁−轨分离式桥梁与轨道结构系统。该新型结构系统的强度、刚度、动力性能分析结果表明,可满足高速磁浮600 km/h运行速度要求。本研究对于常导高速磁浮的技术提升及推广应用具有借鉴意义。

全速度谱系磁浮交通的技术发展与应用前景

全速度谱系磁浮交通根据行车速度的不同分为中低速磁浮、中速磁浮、高速磁浮、超高速磁浮等4种类型。我国通过多条中低速磁浮试验线的工程化研发,以及长沙磁浮快线、北京S1线的建设和运营,全面掌握了中低速磁浮核心技术和系统集成技术,具备了中低速磁浮专业化装备制造、工程建设与运营管理能力;通过上海高速磁浮示范线的建设、运营以及后续一系列技术改进和自主创新,具备了高速磁浮相关关键系统的国产化能力;正在加速开展中速磁浮、超高速磁浮相关基础理论和试验研究工作。无论从国家发展战略还是从城镇化加速发展下的交通建设需求来看,磁浮交通均具有巨大的创新空间和广阔的发展前景。

中低速磁浮大位移轨道伸缩装置设计与创新

中低速磁浮交通跨越大江大河时需要采用大跨度桥梁,现有轨道伸缩接头无法满足大跨度桥梁几百毫米甚至上千毫米的伸缩变形,需要研制大位移轨道伸缩装置。借鉴现有中低速交通轨道伸缩接头以及其他桥梁或轨道伸缩装置的构造和伸缩原理,并进行系统性创新,提出由小纵梁系统、纵向滑槽系统、模数式轨道单元系统、X形连杆与弹簧系统等4大系统组成的中低速磁浮交通模数式大位移轨道伸缩装置,可通过设计不同长度的多跨连续小纵梁支撑不同数量的模数式轨道单元实现±100~±1 000 mm的伸缩量,为中低速磁浮交通跨越大江大河这一关键技术难题提供了解决方案,对于磁浮交通的进一步推广应用具有重要意义。

大跨度单线铁路连续梁拱空间稳定性分析

由于单线铁路大跨度连续梁拱组合结构横向宽度小,因此,需要重点关注结构的横向刚度和整体稳定性。文中以国内最大跨度的单线铁路连续梁拱——乐清湾铁路楠溪江特大桥主桥70 m+136 m+70 m连续梁拱为例,采用midas软件建立全桥空间有限元模型,分析了结构的空间弹性稳定性,并对全桥横向倾覆稳定性进行了分析。结果表明,该单线铁路大跨度连续梁拱的拱肋面外稳定系数为6.396,面内竖向稳定系数为41.316,满足拱结构稳定系数不小于5的要求;拱肋的面外稳定储备远小于面内稳定储备,面外稳定性是单线连续梁拱的设计控制因素之一,应引起足够重视;在最不利荷载组合作用下,全桥横向倾覆稳定系数为3.95,满足横向倾覆稳定系数不小于1.3的要求。

低速磁浮线轨道钢箱梁表面温度分布及竖向挠度实测研究

以上海临港低速磁浮线试验基地某段钢箱梁为研究对象,对钢箱梁的表面温度及竖向挠度进行长期监测,研究钢箱梁顶面和底面间温度差的概率分布特征,并通过钢箱梁的竖向挠度推算其等效线性温差。分析结果表明:威布尔分布与正态分布的加权概率模型可用于描述钢箱梁竖向表面正负温度差的概率密度分布,据此确定了具有一定重现期的钢箱梁竖向表面温度差标准值。实测竖向表面温度差与等效线性温差间基本符合线性关系,采用最小二乘法拟合得到了相应系数。

两种中低速磁浮车辆动力学性能仿真对比分析

针对采用空簧端置式悬浮架的传统中低速磁浮车辆和采用空簧中置式悬浮架的新型中低速磁浮车辆,建立考虑主动悬浮控制的车辆动力学模型,仿真分析两种磁浮车辆直线运行和平面曲线通过时的动力学响应。结果表明,新型磁浮车辆直线运行的动力学性能优于传统磁浮车辆,在时速160 km以内新型磁浮车辆的运行平稳性均为优秀;速度大于120 km/h以后,传统磁浮车辆直线运行的动力学性能明显恶化,横向平稳性达不到优秀级。通过半径300 m及以上平面曲线时,两种磁浮车辆的动力学响应差别不大;在半径50m无超高平面曲线上,传统磁浮车辆发生了磁轨横向机械碰撞,而新型磁浮车辆可无接触通过;在半径100 m有超高平面曲线上,新型磁浮车辆的动力学性能劣于传统磁浮车辆,主要表现为缓和曲线段悬浮间隙波动和电磁铁横移量更大,磁轨间发生横向碰撞的风险较大。

中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统动力性能试验

为探究中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统的振动特性,对其在上海临港中低速磁浮试验基地开展了现场动力学试验,研究了车速和桥梁结构形式对耦合系统动力响应的影响;试验车辆采用(悬挂)中置式悬浮架,试验桥梁为25 m混凝土简支梁和25 m钢结构简支梁;为明确2种桥梁的固有振动特性,对其进行了模态测试;提取了不同工况下车辆-桥梁耦合系统的加速度及桥梁的垂向动位移信号;计算了垂向和横向Sperling指标、动力系数、梁端转角等车辆-桥梁耦合系统关键动力指标,详细分析了耦合系统的动态响应特性,评估了系统的振动水平。研究结果表明:混凝土梁和钢梁的垂向一阶固有频率分别为7.32、7.72 Hz,2种桥梁的各项关键动力指标均满足相关标准要求;混凝土梁和钢梁的最大加速度分别不超过0.2、1.4 m·s^(-2);当车速为5 km·h^(-1)时,钢梁的垂向动力响应幅值约为混凝土梁的7.6倍;在测试的速度范围内,车辆的横向Sperling指标均小于2.5,表明车辆在混凝土梁和钢梁上运行时均具有优秀的横向平稳性;车辆空气弹簧悬挂系统的垂向固有频率峰值在车速为25 km·h^(-1)时达到最大,通过混凝土梁和钢梁的垂向Sperling指标分别达到2.687、3.340。测试结果可为中低速磁浮车辆-桥梁耦合系统的优化设计和数值模型验证等提供有价值的参考。