高速铁路系杆拱桥检测方法及应用

根据高速铁路系杆拱桥的结构特点、受力特点和养护条件,研究制定了外观缺损检测、吊杆体系专项检测、结构姿态检测、材料性能检测、动力特性测试、承载能力检算等测试内容及采用方法,并应用于京沪高速铁路一座实桥检测中。检测结果表明:该桥除外观上存在少量病害外,结构整体受力性能良好,相对于桥梁建成初期没有明显的变化,验证了本文检测方法的有效性和可实施性。

单箱双室变截面波形钢腹板组合梁剪应力分析

为了研究单箱双室变截面波形钢腹板组合箱梁(CBBCSW)的剪应力分布规律,分析了单箱双室变截面CBBCSW的顶底板与波形钢腹板(CSW)的承剪问题。基于微元体平衡和切应力互等定理推导了变截面CSW的剪应力计算公式,并与等截面CSW剪应力计算公式进行了对比。对各项剪应力的性质展开了研究,针对变截面CBBCSW的顶底板和参与承剪机理进行了分析,提出了底板承剪比例计算公式。以室内模型试验梁和一座单箱双室变截面CBBCSW为例,采用ANSYS有限元软件分别建立了试验梁与实桥的有限元模型,研究了不同约束体系下,剪应力在CSW上的分布以及顶底板与CSW参与承剪的规律。对比不同荷载情况下,有限元计算结果与理论公式计算结果的差异,分析不同荷载工况对顶底板与CSW参与承剪的影响。此外,分析了横隔板对单箱多室CBBCSW剪力分配的影响。研究结果表明:所提公式的理论结果与试验实测结果和有限元结果吻合较好,且底板参与承剪的比例不可忽视;变截面引起的“附加剪应力”是影响剪力传递的直接原因,弯矩的大小会直接影响底板参与承剪的比例;对称荷载下中腹板与边腹板的剪力分布几乎相同,而横隔板会改变CSW上剪力分配,靠近横隔板处的部位剪应力分布更均匀。研究结果可以为实际工程中变截面CSW的剪应力和承剪比的分析提供参考依据。

高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥减隔震设计研究

多跨长联连续梁结构存在固定墩地震力大、延性部位震后不易恢复等问题,在高烈度震区抗震设计存在困难。为了解决高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥的抗震设计问题,以某(65.65+8×110+65.65) m单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,采用非线性时程积分方法,对单固定墩、刚构连续梁和摩擦摆支座隔震3种不同的抗震体系方案进行分析比选。研究结果表明,采用摩擦摆支座隔震体系方案优势明显,在地震作用下,与单固墩体系相比,桥墩横桥向墩底弯矩普遍减小70%以上,固定墩纵桥向墩底弯矩减小约80%;进一步通过摩擦摆隔震支座参数分析,确定了合适的支座参数,获得较好的支座变形量、墩顶剪力,减隔震效果明显。因此,在桥墩剪跨比小、下部结构刚度大的情况下,设置摩擦摆隔震支座后,可显著减小地震时下部结构的地震响应,使各个桥墩受力均匀,同时通过合理的支座设计可满足大震位移需求,并具有足够的自复位能力。

城市快速路与轨道交通合建高架桥桥墩设计研究

为节省用地和减少工期,某机场快速路工程采用城轨共建的双层高架桥结构型式,下部结构采用Y形桥墩.城市快速路与轨道交通合建高架桥是一种节省空间、提高效率、美化环境的新型桥梁结构,但也面临着复杂的受力和抗震问题.为满足公路规范和铁路规范的要求,对下横梁及桥墩采用容许应力法和极限状态法双重控制设计.在抗震设计中,考虑轨道梁无缝线路长钢轨约束的影响以及加入基础和后继结构的影响,计算结果更准确合理.计算结果表明桥梁的静动力性能均能满足规范要求,为该类桥梁的设计施工提供依据.

连续梁建设沉降观测检测

从简易拱桥到复杂吊桥,现浇连续梁施工技术得到了充分的发展,近年来随着国内高铁的崛起,国家更加重视桥梁建设的安全评估。沉降观测作为桥墩、桥梁稳定性检测的一个方法,对其在施工阶段的应用进行探讨。

基于变分原理的改进型波形钢腹板箱梁的挠度计算

针对钢底板-波形钢腹板箱梁的挠度计算方法进行研究,将组合截面的广义位移细分为顶板、翼缘和底板,以精确模拟组合截面的纵向位移特征。同时,引入两种材料模量参数进行修正,以余弦能量变分原理,建立广义位移矩阵方程组,并求解。通过以上修正计算,得到结论如下:修正解≥有限元解≥试验值≥未修正解≥初等梁理论解。参照有限元值对比后,修正解的偏差率为(1.2~1.5)%,偏安全。未修正解为(-4.3~-9.3)%,初等梁理论解为(-7.4~-14.5)%。表明除了剪切变形外,有效面积减小以及钢、砼的材料模量差异对主梁挠曲有影响。

冬季施工防水保温篷布包裹情况下支架现浇梁满堂支架可靠性分析

为确定冬季施工防水保温篷布包襄情况下支架现浇梁满堂支架可靠性,采用Midas Civil软件按标段内支架的总跨度最大及搭设高度最高的(38.5+56+40.51)m现浇连续梁支架进行强度、刚度、屈曲稳定性与抗倾覆稳定性等各项检算,且各项检算均满足要求,表明冬季施工防水保温篷布包襄情况下支架现浇梁满堂支架可靠性满足要求,与实践效果完全吻合。

预应力砼箱梁病害原因分析与处置措施

采用支架现浇施工的多跨预应力混凝土连续箱梁在养护过程中,常发现其腹板、翼缘板及底板易出现裂缝,分析裂缝成因及处置措施成为养护工程工作重点。鉴于检测单位定期检查过程中发现G355线南凌大桥左右幅桥梁技术状况评分差异较大的情况,利用有限元结合现场调查情况对本桥病害原因进行详细分析,并提出相应的处置措施,可为同类型桥梁加固提供参考。

悬索桥索夹螺杆轴力超声检测系统的研制

为解决悬索桥索夹螺杆的轴力检测难题,根据基于纵波的螺杆轴力超声测量原理,研制出一套悬索桥索夹螺杆轴力检测系统,介绍了包括压电超声探头与测量程序在内的超声检测系统构成,并设计了降低信号噪声的数字带通滤波器。实验室和工程现场测试结果表明,该系统能够用于悬索桥索夹螺杆的轴力检测,试验测试误差不超过2.44%,工程测量误差不超过4.03%。该系统设计了磁吸附超声探头,测量结果具有较好的稳定性与可重复性,为悬索桥索夹螺杆轴力的测量提供一种快速、有效的技术手段。

下承式系杆拱桥吊杆索力计算方法对比分析研究

下承式系杆拱桥是一种外部静定、内部超静定的复杂空间结构,对于刚性系杆刚性拱桥,由于系杆与拱肋共同承受弯矩,部分常规索力优化方法在该情况下计算结果偏差较大。本文梳理了几种常用的索力计算方法,分析了各类计算方法的适用范围及优缺点,并在零位移法的基础上通过改变其约束条件,引入了“修正零位移法”。为探讨这些方法在该类拱桥中的适用性,以某市政道路钢箱拱桥为例,采用不同方法分析了成桥状态下吊杆索力分布,对比了在不同索力状态下系杆和拱肋内力差异。研究结果表明:零位移法索力分布不均匀且数值较大,拱肋和系杆弯矩最大值都偏大,不适用于该类拱桥;刚性支承连续梁法吊杆索力以及拱、梁内力分布均不太理想,适用性较差;修正零位移法及最小弯曲能法吊杆索力较均匀,主梁及拱肋弯矩较小,分布较为理想,两种方法结果差异较小,均可用于该类拱桥成桥索力计算。

横琴二桥主桥钢桁拱架设施工关键技术

珠海横琴二桥主桥为主跨400m的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥,边跨钢桁梁采用架梁吊机悬臂法吊装,中跨钢桁拱采用斜拉扣挂悬臂法、先拱后梁法架设。施工中对结构体系进行多次转换,并在边、中支点设置了三向调位装置,以确保施工过程中结构受力满足要求;斜拉扣挂系统扣锚索张拉采用"等值法"控制索力,以确保索力的均匀性;中跨主拱合龙采用预偏位移补偿+顶落梁法,避免了复杂调索和整体大吨位移梁施工;刚性系杆合龙采用限位中支座法,避免了架设临时系杆,合龙方便快捷;采取了栓孔重合度控制、拱度控制、轴线偏差控制等线形控制措施,以确保拼装拱度和轴线满足要求。实践表明,该桥施工采取的关键技术有效解决了一系列施工难题、确保了大桥施工安全、缩短工期和节约成本。

大跨径混凝土梁桥的长期挠度实测分析

以2座悬臂施工的预应力混凝土连续梁桥(跨径组合:75m+125m+75m;65m+100m+65m)为背景,对其成桥十年以来的长期挠度和裂缝的发展特点进行了研究。首先对其成桥后历年的实测挠度进行了阐述,发现桥梁跨中下挠的发展趋势呈现出"快速—缓和—加速"的特征。对裂缝的发展特点进行了分析,发现顶板及底板纵向裂缝普遍存在且分布密集,支点附近腹板斜裂缝相对出现较早。然后对桥梁各种主要类型的裂缝进行了分级和量化,并对挠度和裂缝进行了相关性分析。发现部分裂缝出现后,即使相对较为稳定,桥梁挠度也会继续增大。最后对持续下挠的原因进行了讨论,并给出了若干计算建议。

风雨耦合环境结构荷载与响应的分析及试验研究

采用理论分析及试验研究方法对风雨共同作用下的结构荷载与响应进行了研究。首先在确定风雨联合作用概率模型的基础上通过对降雨作用特性的分析,比较了雨滴冲击作用模型和空气密度等效变化模型对建筑结构等效静力的作用性能;其次,基于高精度风雨耦合荷载环境模拟试验设备,进行了风雨定常气动力荷载模型高频天平测力试验,研究了简单几何形体的风雨定常荷载变化规律;然后,采用二维悬挂系统测振试验方法,研究了风雨非定常气动力荷载模型及其结构振动响应特点;最后,对缆索承重桥梁拉索风雨激振现象进行耦合荷载环境参数精细化控制试验,揭示了拉索空间姿态、拉索动力特性、来流风速和不同雨强组合等条件对拉索风雨振的影响规律。

自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法

对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行分析计算的首要问题是如何确定成桥状态时构件的空间位置,即成桥状态初始构形和缆、索的内力。根据不变形预张力和无应力索长的概念推导不变形预张力的索力不变原理。利用该原理,结合现有的一些计算方法提出自锚式斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态确定的分步算法。运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行计算。计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁合理的成桥状态,并且计算得到的不变形预张力结果可以作为下一步的施工阶段分析计算的基础。

箱梁断面静风力系数的CFD数值模拟

用计算流体力学(CFD)方法模拟了桥梁跨中断面周围的风场特征,不仅能得到流场的压力、速度和涡旋的分布,还提取了箱梁断面的三分力系数。分别采用不同密度网格划分对主梁断面进行数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验值进行比较,选取最合理的网格划分方法。然后,对某一大跨度桥梁跨中断面的箱梁模拟了从-5°至+5°共11个整数度风攻角工况的三分力系数。并将数值模拟结果与风洞试验进行了对比,给出了不同攻角下的压强和速度分布,验证了采用CFD技术模拟桥梁三分力系数方法的可行性与可靠性。

双缆悬索桥体系的力学特性(Ⅰ)

鉴于双缆体系在多塔悬索桥中的应用前景,研究了双缆悬索桥体系的基本力学特性,主要分析了双缆体系在承受满布均布荷载时,荷载在上缆与下缆间的分配情况,推导了主缆竖向刚度表达式.研究表明,均布荷载在上缆与下缆间的分配比例取决于缆的截面参数及垂跨比,垂跨比越大,承受均布荷载时主缆的竖向刚度越大.由以上关系导出主缆在均布荷载下由缆的伸长引起的加劲梁挠度,分析了双缆体系在半跨加载及受集中力荷载时的变形情况,并建立有限元模型对其进行了验证,结果与理论值吻合良好.

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力.方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法.结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺.除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14 716 kN.m.主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零.结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析.

大跨度石拱桥拱上结构联合作用分析与研究

依托世界最大跨径石拱桥———丹河大桥的课题研究,通过对大桥拱上结构在各种作用条件下的静力、动力及稳定性的对比分析,研究在是否考虑拱上结构的联合作用时,结构的响应与程度。

双缆悬索桥体系的力学特性(Ⅱ)

研究了双主缆悬索桥体系在承受不平衡活载时的力学特性——双缆体系根据荷载在上缆与下缆间的分配情况,可等效为一根虚拟主缆;单跨加载时,加载跨主缆内力增大,非加载跨荷载由下缆向上缆转移,虚拟缆垂度减小,以达到与加载跨主缆的内力平衡.根据加载跨与非加载跨主缆水平力相等的关系,通过求解虚拟缆的垂度,得到了荷载在上缆与下缆间的分配比例,建立了有限元模型进行验证,并与理论值进行了对比.结果表明,双缆体系在承担不平衡活载时,其塔顶位移及跨中挠度远小于传统悬索桥.

刚性系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法的适用性研究

针对刚性系杆拱桥的成桥吊杆索力优化问题,在综述常见的几种索力优化方法基础上,结合具体的工程实例,通过比较分析吊杆索力及其相应的系梁、拱肋弯矩,探讨这些方法在确定刚性系杆拱桥成桥吊杆优化索力上的适用性。研究结果表明:刚性支承连续梁法和零位移法不适用于此类系杆拱桥,内力平衡法和刚性吊杆法不适用于本文的工程实例;弯曲能量最小法和弯矩最小法适用于在初步设计阶段确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力;有约束的弯曲能量最小法适用于在施工图设计阶段和施工监控过程中确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力。