Study on the Girder-End Displacement of a Suspension Bridge Based on Field Measurements

The load-response correlation is a great concern for the management and maintenance agency of bridges. Based on both the load test data and the long-term structural health monitoring data, this study aims to characterize the variation in the girder-end longitudinal displacement of a long-span suspension bridge, i.e., the Zhaoyun Bridge in Guangdong Province of China. The load test provides a valuable chance to investigate the structural deformation in high loading levels, while the structural health monitoring system records the real-time, in-site, and long-term measurements in the normal operational stage of bridges. During the load test, the movement direction of the main girder is found to depend on the relative position of the center of gravity of the girder and the loading vehicles. However, over the period of normal operation, the quasi-static displacement at the ends of the main girder along the bridge axis is dominated by the temperature variations, rather than the traffic loading. The temperature-induced deformation is considerable so it should be filtered out from the structural total responses to highlight the live load effects or the anomalies of the bridge. As a case study, the temperature-displacement baseline model of the Zhaoyun Bridge is established and then utilized to identify the erroneous measurements in the structural health monitoring system. This paper serves as a reference for the structural behavior interpretation and performance evaluation of similar bridges.

铁路悬索桥车致纵向运动混合阻尼减振研究

针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题,提出了一种创新的混合阻尼减振方案,采用多种类型的阻尼器控制梁端位移,以满足不同的减振需求.以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景,建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型,系统研究了混合阻尼减振方案不同阻尼器参数对减振效果的影响.该方案将低指数黏滞阻尼器纵向安装于桥塔与加劲梁之间,同时在桥台与加劲梁之间纵向安装电涡流阻尼器.鉴于桥台结构的特殊性,电涡流阻尼器被设计为仅能承受压力的装置,并通过样机试验进行了验证.为了进一步提升减振性能,电涡流阻尼器还配备了摩擦耗能元件.该混合阻尼减振方案能够有效控制列车过桥时梁端的纵向运动响应,显著提高桥梁结构的安全性和耐久性,在类似工程中具有重要的参考价值和借鉴意义.

32 m T型梁梁端变形对无砟轨道扣件受力规律研究

无砟轨道扣件实现了钢轨与混凝土道床、下部基础的连接。扣件受力除轮轨作用下的正常服役工作状态外,还包括桥梁地段梁端变形诱发扣件受力状态变化。为保障桥梁地段无砟轨道扣件正常服役状态,本文以32 m T型梁为载体,通过分析梁端转角、垂向位移、预留梁缝及扣件安装位置等变量,研究了T型梁梁端变形及接口构造对无砟轨道扣件受力的影响。结果表明:梁端变形引起的扣件上拔力与梁端转角、垂向位移及转角位移组合变形线性相关,提出了不同构造变量与扣件上拔力的线性表达式。研究成果可为客货共线桥梁铺设无砟轨道梁端变形控制及构造设计提供参考。

基于翼板横向位移模式的箱梁剪力滞效应分析

以剪翘变形状态为分析对象,综合运用广义坐标法、剪翘变形协调条件和平衡微分方程,提出箱梁的翼板横向位移模式。基于最小势能驻值原理,推导考虑翼板横向位移影响的箱梁剪力滞解析解。引入翼板横向位移对剪力滞影响的差值比参数,详细分析截面参数及梁端约束条件对剪力滞差值比的影响。算例分析表明:翼板横向位移对剪力滞有一定的削弱作用,考虑横向位移的纵向应力与有限元解、实测值吻合更好;跨宽比、高宽比越大,剪力滞差值比越小;悬臂板宽度越大,剪力滞系数差值比越小;梁端约束条件越强,剪力滞差值比分布曲线越陡峭,约束条件较强时需考虑横向位移的影响。

钢箱梁大节段整孔吊装线形控制技术

某跨海大桥部分连续钢箱梁采用大节段整孔吊装。钢箱梁大节段由小节段接长而成,在制造阶段考虑钢箱梁预拱度设置;为确保接长后钢箱梁制造误差满足要求,钢箱梁小节段出胎前进行预拼装,检查几何尺寸,并设置线形控制点;大节段组拼时通过线形控制点定位,并对焊接完成后的几何尺寸及线形进行复核。在架设阶段,建立大节段线形调整流程,将大节段调整到指定位置确定环切量;针对大节段架设存在梁端夹角的问题,利用墩顶千斤顶顶落大节段做刚体旋转调整其夹角,使得钢梁顺接。钢箱梁大节段安装成联后,高程和平面线形偏差总体均在10 mm以内,线形控制效果总体良好。

插接无砟道岔过程的结构静动力学特性研究

通过建立无缝道岔纵向受力变形计算动力学模型,分析了线路拆除位置、植筋锚固及设置端梁等措施对接轨地段变形的影响,路基不均匀沉降对行车安全性的影响。结果表明:道岔曲基本轨后端的钢轨温度压力随线路拆除位置距岔心距离的缩短而增大。端部植筋锚固可显著减小拆除后自由端的纵向位移,可在其10 m范围内间隔两根轨枕植筋,以降低施工量、提高施工速度。端梁使轨下基础位移大幅减小,端梁数量对岔区轨道结构受力变形无明显影响,但对岔前纵连式轨道结构受力变形产生明显影响。

高速铁路预制箱梁梁端混凝土养护关键技术

随着高速铁路的快速发展,预制箱梁因其具有的高经济性以及良好的稳定性得到了快速、广泛地使用。预制箱梁的生产过程主要包括底模制作、模板制作、浇筑混凝土、张拉压浆、梁体养护等,其中梁体混凝土的养护是一道关系到预制箱梁结构稳定性和耐久性的重要工序。对于梁体混凝土,一定要做到全方位的湿润养护、温度控制以确保混凝土箱梁具有良好的使用寿命;由于高速铁路梁端布置有预应力孔道、预应力筋且处于类似通风管进出口的原因,导致梁端混凝土养护一直是梁体养护的重难点问题。结合临清制梁场的实际工况,探讨了时速为350 km的高铁预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)梁端混凝土养护关键技术。

高桩码头新型分段缝结构研究

针对现有高桩码头分段缝结构的不足和工程需要,论文提出了主要由带U形槽的分段横梁和码头结构段端部纵梁组成的新型分段缝结构,并详细介绍了该结构的构造、特点和技术设计方法。结果表明,提出的新型分段缝结构不但满足相邻结构段的自由伸缩要求和不均匀沉降要求,而且可以有效控制相邻结构段之间的横向相对位移,具有受力明确、经济性好、设计施工方便等优点,值得推广应用。

钢桁梁梁端横向伸缩对轨道几何形位的影响

为研究钢桁梁梁端横向伸缩对有砟轨道几何形位的影响规律,运用有限单元法,建立线-桥横向分析的计算模型,对在日温差作用下钢桁梁梁端相对路基伸缩时有砟轨道几何形位的变化及其影响因素进行分析。结果表明,钢桁梁相对路基发生横向伸缩后会使有砟轨道线路产生较大的横向位移和方向变化率,但对轨距影响不明显;梁端伸缩时,道床、扣件横向阻力对轨道横向位移的影响很小,且其增大到正常值之后,轨道方向变化率受其影响也很小;钢桁梁横向固定支座和线路中线间的距离是影响轨道几何形位变化的主要因素,当其控制在6.7 m以内时,轨道的最大横向位移小于2 mm,方向不平顺变化率小于1‰。

基于刚度变形要求的高速铁路桥梁设计研究

为建造"安全、舒适"高速铁路,需严格控制桥梁的刚度和变形,以满足线路平顺性要求。结合高速铁路桥梁工程技术要求,按常规跨度桥梁、车站道岔区桥梁、大跨度桥梁3类总结高速铁路桥梁主要设计原则。根据大跨度桥梁刚度、变形控制技术难点,依托工程实例研究梁端转角、结构徐变和桩基沉降控制措施。对梁端转角、墩台刚度、挠跨比等指标进行优化,提出采用曲率半径作为统一刚度指标的建议,给出连续梁固定墩纵向刚度、大跨度桥梁挠跨比的经验限值,建议进一步深入研究梁端转角限值、墩台横向刚度指标。以福厦高铁3×70m无支座整体式连续刚构桥、昌赣客专赣州赣江特大桥和商合杭高铁裕溪河特大桥为例,介绍高速铁路桥梁刚度变形控制技术创新实践,可供类似桥梁工程参考。

基于监测数据的钢桁悬索桥梁端位移特性研究

梁端位移直接影响梁端伸缩缝、支座及梁端阻尼器等附属装置的工作状态。为了揭示大跨钢桁悬索桥梁端位移响应特性及其规律,以矮寨大桥为工程依托,在其梁端设置位移传感器及温度传感器,建立了梁端位移长期监测系统,基于450 d监测实测数据,分析了运营条件下大跨钢桁悬索桥梁端位移时域及频域特性。在此基础之上,研究了温度与梁端纵向位移间的相关性,统计了梁端振动循环次数和梁端纵向累计位移。最后分析了梁端纵向累计成分构成并量化了各成分比例。结果表明:悬索桥的梁端位移包含了温度变化激发的长周期成分和车辆以及环境激励激发的短周期成分;梁端位移随温度季节周期性与昼夜周期性影响变化,梁体平均温度与梁端纵向位移RMS值有良好的线性相关性;而车辆导致的梁端位移响应分为车致强迫拟静态效应和车致动态效应两部分。矮寨桥两端平均每天纵向累计位移分别为130 m,152 m,其中车致梁端动态纵向位移是主要来源(约为80%),温度变化导致的梁端位移对累计位移的贡献相对较小(不到1%)。大跨度钢桁悬索桥梁端位移响应特性总体与大跨度钢箱梁悬索桥大致相似,但其梁端累计位移量值较大跨度钢箱梁悬索桥的累计位移量值要大,加劲梁形式不同可能是造成该累计位移差异原因之一。

MATLAB在起重机主梁、端梁结构优化设计中的应用

针对国内桥式起重机箱形主梁、端梁消耗钢材多,重量偏大,提出了对主梁、端梁结构的优化设计。在对主梁、端梁结构分析的基础上,建立了相应的优化设计数学模型,并利用M ATLAB工具箱编写了相应的软件程序,通过优化参数的对比,较好地解决了桥式起重机箱形主梁、端梁的优化设计问题。

大跨度悬索桥梁端竖向折角对列车走行性的影响研究

大跨度桥梁较为柔性,易产生梁端竖向折角,过大的梁端竖向折角会影响列车的安全性和舒适性。有代表性地选取较为柔性的大跨度公轨两用悬索桥作为工程背景,基于车-桥耦合动力仿真数值计算方法,采用自主研发的桥梁科研分析软件BANSYS(Bridge ANalysis SYStem),分析列车进桥及出桥全过程中车辆和桥梁的响应,对比不同车辆运行方式、不同车速、不同车载状态下的响应,讨论大跨度悬索桥梁端竖向折角对列车走行性的影响,进一步提出减小梁端竖向折角的措施。研究结论对大跨度轨道交通桥梁的运营安全具有指导意义。

沪通长江大桥大位移梁端伸缩装置动力性能研究

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的公铁两用连续钢桁梁斜拉桥,主航道桥两侧为跨度112m的钢桁简支梁桥,主航道桥、钢桁梁桥间设置伸缩量为±900 mm的梁端伸缩装置。为考察该桥伸缩缝对列车和桥梁动力响应的影响,针对其梁端伸缩装置初步设计的比选方案进行车线桥动力性能研究。按照实际情况建立包括主航道桥、钢桁梁桥和梁端伸缩装置的完整桥梁结构模型,采用逐步积分法分析车桥耦合振动。结果表明,梁端伸缩装置与两侧主航道桥、钢桁梁桥上的轨道结构变形存在差异,此梁端附近区域的局部不平顺造成了对车辆和伸缩装置的冲击,使得部分工况下车辆响应超限,支承梁的加速度与铜陵长江大桥的梁端伸缩装置设计方案相比偏高,尤其在主梁收缩状态下,上述情况更为明显。

上海长江大桥主桥竖向容许刚度研究

上海长江大桥轨道交通与道路交通处于同一桥面,且公路车道明显多于轨道交通,因此如何确定大桥合理的竖向刚度设计值是桥梁建设中的关键技术之一。以列车过桥走行性为控制因素,首先采用传统方法将活载产生的桥梁挠曲线静态线形作为轨道车辆行走时的不平顺的激励,初步确定满足列车走行性时的桥梁设计的竖向刚度最小限值,然后采用道路车辆、轨道列车与桥梁共同耦合振动的分析方法进行车桥动力响应计算,分析2种方法计算结构的差别,并对前述大桥刚度最小限值进行修正,最后提出上海长江大桥主桥容许的竖向刚度最小设计限值。

大跨度铁路悬索桥纵向位移特征及纵向支承要求

为研究大跨度铁路悬索桥合理的纵向支承体系,从理论上分析大跨度悬索桥的刚度特性及大跨度铁路悬索桥的纵向位移特征,并以某主跨1060 m上承式钢桁梁铁路悬索桥为例,分析大跨度铁路悬索桥在列车荷载作用下的梁端纵向位移特征,研究不同纵向支承体系对悬索桥加劲梁梁端纵向位移及速度的影响,最后给出大跨度铁路悬索桥纵向支承设计的要求。结果表明:竖向荷载作用下,结构产生显著纵向位移,是悬索桥的基本结构特征;竖向荷载作用在悬索桥加劲梁上不同位置时,加劲梁梁端纵向位移差别大;铁路列车作为快速移动荷载,具有规则、连续的特征,从而导致铁路悬索桥梁端频繁快速活动,此为梁端伸缩装置、支座、吊索耐久性的控制性因素。

400km/h高速铁路桥梁竖向刚度限值研究

为研究400 km/h高速铁路桥梁的竖向刚度限值,首先,将铁路桥涵设计规范中不同车速的竖向挠度限值拟合外推,得到车速400 km/h时不同桥梁跨度的竖向挠度限值;然后,调整截面竖向惯性矩,实现不同桥梁竖向刚度,并考虑竖向温度变形影响,进行车桥耦合振动分析,得到不同桥梁竖向刚度下的车辆竖向加速度;最后,按规范要求在桥梁最不利位置加载得到桥梁竖向挠度和梁端转角,车辆竖向加速度达到限值时可获得竖向挠度限值和梁端竖向转角限值,并与规范预测值进行对比。结果表明,400 km/h高速铁路桥梁竖向挠度限值可采用现行规范拟合外推得到的挠度限值,梁端竖向转角限值可仍沿用现行规范限值。

客运专线箱梁端部裂纹成因分析及施工控制

研究目的:研究客运专线箱梁端部裂纹的成因及其施工控制。研究方法:针对铁路客运专线箱梁检测中普遍存在的端部纵向裂纹这一现象,通过有限元计算的方法,分析裂纹产生的原因,从而提出箱梁施工控制方面应注意的问题。研究结论:建议调整预应力的施工顺序,预、初张拉时,尽量避免张拉N2a及N1b孔道;严格控制存梁台座的标高,定期观测不均匀沉降量,一旦发现,立即采取措施,避免扭矩的产生;加强提梁孔附近的局部构造钢筋,防止提、移梁时过大的局部应力导致该孔处裂纹的发生和扩展,注意提、移梁、落梁就位时采取必要措施,尽量保持梁体两端承受均匀的自重作用,避免施工过程中产生扭转等附加应力。

宽幅空心板梁锚固端纵向抗裂的实用分析方法

针对宽幅空心板锚固端在局部承压试验研究中产生纵向裂缝的问题,分析了纵向裂缝产生的原因,并结合宽幅空心板锚固端截面设计提出纵向抗裂的分析模型,推导纵向抗裂的分析方法,探讨了锚固端截面尺寸、作用在腹板上的预压力偏心矩以及剪切面上抗剪钢筋对宽幅空心板纵向抗裂能力的影响,并编制了纵向抗裂分析程序。最后,采用编制的程序对宿迁-淮安高速公路宽幅空心板梁锚固端截面设计进行纵向抗裂分析,分析结果与现场局部承压试验相吻合。

高速铁路桥梁圆端形墩地震反应数值分析

以高速铁路简支桥梁圆端型实体墩为工程背景,建立了2种有限元模型计算桥墩的弹塑性地震反应,一种是包括桥墩的杆系单元全桥体系模型,可以考虑列车荷载的影响;另一种是单墩实体模型,用以分析桥墩的地震响应;基于2种有限元模型和弯矩-曲率关系程序,分别计算了不同车速、墩高、地震作用组合和有车/无车等工况下桥墩的弹塑性地震响应.计算结果表明,随着地震强度的增加,桥墩的地震响应呈上升趋势,车速、墩高的增加对桥墩地震响应的影响不呈线性增长关系,地震频谱特性对桥墩地震反应影响较大;罕遇地震作用下墩底进入弹塑性状态,给出了适合低配筋率桥墩塑性铰区箍筋加密长度简化计算公式.