铁路曲线槽-箱混合连续梁的曲率效应

将槽形梁与箱形梁结合形成的槽-箱混合连续梁是一种适用于铁路小半径曲线区段的新型结构,但较大的曲率会引起显著的弯扭耦合作用,从而导致曲线梁体开裂或支座破坏。为研究曲线半径对铁路曲线槽-箱混合连续梁空间力学行为的影响,以在建揭阳—惠来单线铁路跨梅州—汕头高铁两等跨槽-箱混合连续梁为依托,建立空间梁单元有限元模型,分析该桥在悬臂转体施工和成桥运营阶段的位移、应力和自振特性,并计算曲线半径对转体施工和运营阶段的主梁变形、应力、自振特性等结构受力特性的影响。结果表明:在转体(悬臂)和运营(连续梁)阶段,梁体曲线内外竖向位移差主要是恒载产生的,其他荷载影响较小;对于两跨单线铁路槽-箱混合连续梁桥,在跨径较大且主梁宽度与曲线半径比值较小的情况下,曲线半径并非影响主梁顺桥向正应力和自振频率的敏感参数,但曲线半径对槽-箱混合连续梁桥曲线内外竖向位移差影响较大;最不利工况条件下,两等跨铁路曲线槽-箱混合连续梁桥在转体施工和运营阶段的变形、应力、自振特性等关键静动力性能指标均满足规范要求。该新型结构适用于曲线半径超过300 m、建筑高度受限的桥梁。

大跨混合连续箱梁桥钢混结合段传力机理试验与分析

依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理.结果表明:承载能力极限最大弯矩组合工况下,试验模型混凝土梁段全截面受压,结合面处顶板混凝土最大压应力为-23.6 MPa、底板钢板最大拉应力为115.8 MPa,均小于材料的设计强度;加载至1.4倍承载能力极限状态工况,钢混结合段试验模型并未出现明显破坏,各关键截面测点的荷载-位移/应变曲线基本呈线性关系,结构始终处于弹性工作状态,表明该钢混结合段的设计具有充足的安全储备;同时钢混结合段沿纵桥向分布的各截面竖向变形没有明显突变,说明该钢混结合段传力平顺,可保证主梁刚度从混凝土箱梁段到钢箱梁段的平稳过渡.相关研究成果可为今后此类混合连续箱梁桥的设计与施工提供参考.

杭温铁路主跨216m钢混刚构连续梁桥总体设计及技术创新

新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥采用(100+216+100) m钢混刚构连续梁桥跨越楠溪江。该桥主跨采用钢混混合梁形式,中跨跨中82 m采用单箱双室钢箱梁,其余主梁采用单箱单室混凝土梁;钢梁与混凝土梁之间通过4 m长的钢混结合段连接;刚臂墩采用矩形空心墩,基础采用钻孔灌注桩基础。该桥混凝土主梁采用悬臂浇筑施工,跨中钢箱梁部分采用工厂制造、桥面吊机整体吊装的方式施工,极大地缩短了工期;采用“一端先永久连接,另一端精确配切合龙”的方法进行大尺寸、大质量钢箱梁的整孔吊装合龙,很好地解决了钢结构之间“硬合龙”的难题;将墩高较矮的主墩由刚臂墩替换为带支座的常规桥墩,减少了结构的超静定次数,更有利于结构的受力;相比于已在铁路箱形混合梁中较为成熟的有格室前后承压板式钢混结合段,本项目采用了带PBL连接件和剪力钉的有格室后承压板方案很好地实现了力的顺畅传递;体外预应力索的设置有效地减小了连续刚构桥后期徐变变形大的问题。

钢—混凝土混合结构在大跨度连续刚构桥中的应用

重庆石板坡公路长江大桥采用填充混凝土后板式钢—混凝土接头。在轴力、弯矩和剪力的作用下,钢—混凝土接头处将产生轴向压应力、拉应力和剪应力。压应力由承压板及PBL剪力键共同传递,拉应力、剪应力主要由PBL剪力键传递。计算得到钢—混凝土接头的最不利荷载组合内力。在钢—混凝土接头附近截取18m长的1个梁段,将混凝土与贯穿钢筋进行耦合、贯穿钢筋与PBL板进行耦合,采用实体单元、板单元和梁单元,建立钢—混凝土接头有限元模型,利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,得到钢—混凝土接头各部分的应力分布。结果表明:结构各构件在设计荷载下并未出现超出材料强度的应力峰值;剪力主要靠腹板上的PBL剪力键传递;有效的预应力体系是钢—混凝土接头可靠性的根本保证。

东明黄河公路大桥主梁加固关键施工技术

东明黄河公路大桥主桥为(75+7×120+75)m的预应力混凝土刚构-连续组合体系梁式桥,该桥运营多年后出现了梁体开裂和跨中下挠病害。为解决桥梁抗剪承载力不足和跨中下挠问题,主梁采用斜拉体系加固方案,即在原桩基两侧增设桥塔,主梁下部横向增设托梁,托梁与主梁之间通过托架在箱梁底部连接,从桥塔至托梁锚固斜拉索。在主梁加固施工中,新增钻孔灌注桩基础采用回旋钻机钻孔,采用"U形管"法压浆;新增钢构件(托梁、托架和箱内钢支撑)施工主要包括吊装、钻孔、植筋及箱内钢支撑施工;斜拉索按照从中塔到边塔、从短索到长索的顺序分级对称张拉。加固后的荷载试验表明,斜拉体系加固施工改善了桥梁的受力,抬升了跨中截面高度,加固效果明显。

福州马尾大桥主桥设计关键技术

福州马尾大桥主桥为跨径布置(71+83+123.5+240+123.5+83+71)m的连续箱梁桥,结合该桥长联、大跨、多跨等特点,对其设计关键技术进行研究。为降低梁体自重,该桥主梁采用钢—混混合梁(跨中设置96m长的钢箱梁),同时主梁根部采用空腹式箱梁结构。为降低桥梁的地震响应,14号、15号主墩布置摩擦摆球型支座,其他桥墩均布置摩擦摆柱面支座。为使主梁V撑上、下弦与整体主梁间的传力平顺自然,采用"V叉挑板式"角隅节点。为适应梁式桥的综合传力要求,钢-混结合段采用填充混凝土后承压板式构造。通过配置体外预应力实现对主跨跨中下挠的主动控制。

青藏铁路拉萨河特大桥主桥空间分析

拉萨河特大桥主桥采用(36+72+108+72+36)m五跨三拱连续梁钢管混凝土拱组合结构体系。着重介绍主桥空间动力和稳定性分析,探讨了双肋拱桥横向、竖向联结系的比选优化等。

拉萨河特大桥主桥结构设计

介绍了拉萨河特大桥主桥结构设计情况,对于五跨梁拱组合桥梁各孔跨合理的跨度比、叠拱的受力行为及连续梁系杆截面形式等设计中的关键性问题进行了深入的研究,给出了主桥连续梁系杆的刚度和应力情况、钢管混凝土拱的应力情况。

考虑土-结构相互作用的多跨连续梁桥振动台阵试验研究

土-结构相互作用(SSI)对软土地基上桥梁结构地震响应的影响不可忽略。通过对一座1∶10比例的四跨高架连续梁桥模型的振动台阵试验,系统地分析了SSI效应对大跨度连续梁桥地震响应的影响规律。研究表明:顺桥向地震激励下,SSI效应增大了桥墩变形、墩底受力、墩顶水平加速度及主梁水平加速度,地震响应峰值随剪切波速的减小而单调递增,说明剪切波速是影响SSI效应的重要因素;桥墩加速度响应、位移响应和应变响应对SSI效应的敏感程度有所差异,其中加速度响应对SSI效应最敏感,考虑SSI效应后增幅最大;SSI效应将引起支座相对位移的剧烈变化;实时耦联动力子结构试验技术是进行桥梁结构考虑SSI效应的振动台试验的有效方法。

伦洲大桥主桥结构设计

伦洲大桥主桥为100m+2×170m+100m空腹式连续梁-刚构组合体系。主梁采用单箱双室截面,主梁上、下弦汇合段采用柔性中板方案;下弦设置顶板束,梁段根部下弦设置腹板下弯束,顶板悬臂浇筑束两两错开布置;上、下弦汇合前施加顶推力并设置临时固结;主墩为实体墩,中主墩固结,边主墩释放,边主墩横向设3排支座,墩顶设临时固结块。0号块、边跨现浇段及合龙段采用支架现浇,其他节段采用挂篮悬臂浇筑。分别采用MIDAS Civil 2010、ANSYS 10.0软件进行主桥总体及局部应力分析,计算结果表明:伦洲大桥各项指标均能满足规范要求,且有一定的安全储备。

铁路高墩连续梁桥抗震控制系统的研究

用橡胶材料制成的粘弹性隔震器 (阻尼器 )作为结构抗震的被动控制 ,其控制器的行为用 Kelvin- Voigt-type模型来模拟 ;根据最优二次控制律 ,采用液压伺服作动器作为结构抗震的主动控制 ;同时使用上述两种控制系统构成杂交控制。对一个大跨度铁路高墩连续梁桥研究并评估了上述三种控制系统的减震效果。计算表明 。

青藏铁路拉萨河特大桥吊杆锚箱设计及试验研究

拉萨河特大桥为五跨三连拱结构,主跨108 m,为单线Ⅰ级铁路桥梁。该桥吊索采用热挤聚乙烯拉索OVM PES 7-37,吊索锚固采用特殊设计的承拉式锚箱结构,不同于以往的承压式结构。从理论设计和试验研究等方面对该桥采用的吊索锚固体系进行了详细的介绍。

拉萨河特大桥拱脚设计及局部应力分析

拉萨河特大桥为五跨三连拱结构,主跨108 m,为单线Ⅰ级铁路桥梁。介绍该桥主拱拱脚的结构设计,并通过三维电测和光弹性模型试验对局部应力进行了分析。

拉萨河特大桥主桥施工方案设计

介绍了拉萨河特大桥总体施工方案的设计情况,主桥施工采用的先梁后拱法、连续梁系杆分段现浇、预应力的布置方法,以及体系转换前对吊杆预施较小的初张力等施工方法,对设计和施工具有较高的参考价值。

槽形梁-拱组合桥主要结构设计特点及静力分析

武汉市轨道交通一号线跨江汉货场主桥为连续槽形梁-拱组合桥,平面位于S形反向曲线上。由于梁体曲率的影响,梁体可能出现弯扭耦合作用,为探明该类桥梁的静力行为,分别采用空间杆系模型、实体-杆系混合模型及实体局部模型进行受力计算分析。结果表明:采用整体和局部相结合的分析方法来控制设计,具有较高的可靠性;平面杆系模型和空间杆系模型纵向应力基本吻合;由于设计活载较轻,且主梁刚度较大,梁体弯扭耦合效应不明显,且对拱肋横撑的内力影响也不大;拱-梁结合部存在一定的局部应力集中,在主梁圆弧顶部出现横向拉应力,但其分布范围较小,在此区域增强普通钢筋即可。

基于MRD与LRB混合控制的隔震连续梁桥地震响应

为了研究磁流变阻尼器(MRD)与铅芯橡胶支座(LRB)混合控制对桥梁结构地震响应及隔震效果的影响,以典型三跨连续梁桥为背景,采用平行板模型模拟MRD的本构关系,采用Bouc-Wen模型模拟LRB的力-位移非线性行为,通过对结构的离散建立无控制、LRB单独控制、MRD与LRB混合控制的多种控制工况有限元计算模型,运用有限单元方法建立系统的动力特性矩阵,并采用瞬时最优控制算法对其进行了非线性时程对比分析.分析结果表明:采用MRD与LRB混合控制工况与LRB单独控制工况相比,前者的结构地震响应明显降低,隔震效果得到明显提高;在桥墩、桥台处均安装MRD与仅在桥墩或桥台处安装MRD的LRB隔震桥梁相比,前者对结构地震响应的控制效果更好.

城际铁路大跨度连续梁拱组合桥设计

连续梁拱组合桥将梁式结构体系和拱式结构体系组合起来共同受力,既克服了拱桥巨大的拱脚推力,又改善了大跨连续梁桥较大的弯矩和剪力的受力状况,最大限度地发挥梁、拱混凝土和预应力钢材各自的特点,增大了铁路梁式桥的跨越能力,是一种具有竞争力的桥型。针对城际铁路对桥梁的要求,主要介绍(87+176+87)m连续梁拱组合桥的受力特点、结构设计和施工方法,并对全桥进行静力计算、动力分析、空间稳定性分析和拱脚节点及0号块局部应力分析。计算分析表明,连续梁拱组合结构受力合理,增大了桥梁结构刚度,具有优良的动力性能和可靠的稳定性,各项设计计算值均满足规范要求,能满足列车高速运行时对桥梁设计的要求。

上海漕溪路连续梁系杆拱桥施工技术

上海漕溪路桥为预应力混凝土连续梁系杆拱组合结构。针对桥址处地理位置特殊、施工难度大等特点,该桥施工采用了军用梁支架、悬吊模板、分区浇筑混凝土、分仓泵送混凝土等施工措施,取得了良好的效果。

钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合变截面连续梁桥的合理钢箱梁段长度,基于现有三弯矩方程推导适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程;建立基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,构建不同跨径的变截面钢-混凝土混合标准连续梁桥,并给出其钢箱梁段合理长度的预估公式.研究结果表明:基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可以便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性.

连续拱梁组合桥的设计与结构分析

对蒙山大道桥——五跨连续拱梁组合桥的设计过程进行了详细的介绍,并对本桥建模计算进行了深入分析与研究.结果表明:体外预应力的设置与否对主拱拱脚水平反力影响显著,为类似桥梁设计提供参考.