连续刚构系杆拱桥-无缝线路体系适应性研究

为确定连续刚构系杆拱桥上无缝线路铺设方案,基于梁轨相互作用原理,建立无缝线路-无砟轨道-连续刚构系杆拱桥空间耦合模型,针对温度、列车荷载作用下连续刚构系杆拱桥-无缝线路体系适应性开展研究,探明了连续刚构系杆拱桥上无缝线路纵向力分布规律,提出适宜不同区域的连续刚构系杆拱桥上无缝线路铺设方案。研究表明:相较于相同梁跨布置的连续梁桥,连续刚构系杆拱桥温度跨度明显减小,温度作用下钢轨纵向力关于跨中对称分布,峰值出现在主桥梁端;跨中系杆拱区域钢轨纵向力分布发生突变,主梁产生较大的压弯上拱变形;拱肋和吊杆温差对桥梁主跨上的无缝线路纵向力分布有明显影响,随着拱肋降温幅度的增大,主梁跨中钢轨压力增大;随着吊杆降温幅度的增大,主梁跨中钢轨压力线性减小;连续刚构系杆拱桥钢轨伸缩力明显大于钢轨挠曲力,故在无缝线路检算中,主力应采用基本温度力与伸缩力组合;连续刚构系杆拱桥结构铺设方案优先采用全桥铺设常阻力扣件方案,当该方案无法满足钢轨强度要求时,可以通过铺设小阻力扣件和设置钢轨伸缩调节器等措施解决钢轨纵向力过大的问题;当该刚构拱桥位于寒冷、温暖和炎热地区时,分别推荐采用梁端设置调节器方案、边跨铺设小阻力扣件方案和全桥铺设常阻力扣件方案。研究成果可为连续刚构系杆拱桥上无缝线路的设计、重点区域检测监测及养护维修提供借鉴。

风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动响应的影响

为探究风屏障透风率对强风作用下重载铁路刚构-连续梁车桥耦合振动的影响,先通过节段模型风洞试验获取桥上设置0%,20%,40%,60%和无风屏障5种不同透风率风屏障时车桥系统的三分力系数,再根据弹性系统动力学总势能不变原理建立风-车-桥耦合振动仿真计算分析模型,对不同车速下重载货运列车通过设置不同透风率风屏障刚构-连续梁桥开展风-车-桥系统动力学仿真计算与分析研究。结果表明:在列车上桥初期,桥梁横向位移峰值随透风率的增大而明显减小,而当列车运行趋于满布桥梁时,桥梁的横向位移峰值随透风率的增大变化不明显;列车的动力响应峰值随风屏障透风率的增大而增大,相比于满载编组列车,空载和轻重混编编组列车的动力响应对风屏障透风率的变化更加敏感。综合桥梁动力响应和列车走行安全性评价指标(脱轨系数和轮重减载率),该桥梁应设置40%透风率的风屏障。

高铁大跨双肢墩连续刚构桥减震系梁地震易损性分析

为了解地震作用下减震系梁对高铁大跨双肢墩连续刚构桥的减震效果,以某主跨180 m的山区高铁双肢墩连续刚构桥为背景,分别建立采用钢筋混凝土(RC)系梁、2种新型减震系梁(可屈服钢系梁与斜交筒式黏弹性阻尼器系梁)方案的全桥有限元模型,对比分析不同系梁方案下的结构损伤、桥面平顺性指标等。结果表明:2种新型减震系梁均不会在地震作用下出现负刚度,新型减震系梁方案较RC系梁方案能有效降低系梁和主墩的结构损伤概率,主墩最大压应变降低83.3%;但减震系梁对震后桥面平顺性指标无明显改善,需采用更具针对性的技术措施。

基于响应面法和ARO算法的桥梁有限元模型修正

针对桥梁结构模型修正过程中计算量大、全局寻优难等问题,提出一种基于响应面法和人工兔优化算法(artificial rabbits optimization, ARO)的桥梁有限元模型修正方法。该方法通过F检验法明确对结构响应影响显著的参数并建立响应面模型作为桥梁有限元模型的代理模型进行迭代计算,然后通过静动力联合修正法基于特征响应的响应面模型计算值和试验值构建目标函数,并通过人工兔优化算法对目标函数进行迭代计算进而获得精确的有限元模型参数。采用该方法对变截面连续刚构黄河特大桥有限元模型进行修正,结果显示:基于显著性分析结果建立的桥梁响应面模型相关系数大于0.98,且平均绝对误差低于0.05;模型修正后主梁关键截面竖向位移最大相对误差由32.97%降至5.72%,平均相对误差由20.67%降至3.61%,桥梁前3阶竖向自振频率平均相对误差仅为0.18%。可见,采用所提方法修正的模型能用于评价桥梁结构实际受力性能。

公路连续梁桥设计要点及验算分析

为了提高公路连续梁桥的设计质量,防止其在建设和运营期间出现安全事故,分析了连续梁桥的结构选型原则和桥位布置原则,以安顺至盘州(黔滇界)高速公路的连续梁桥为研究对象,将其分三跨布置,跨径组合为(39+68+39)m,选择了桥梁混凝土和钢筋的物理力学参数,并设计了箱梁的顶板厚度(跨中顶板和悬臂顶板)、底板厚度、腹板厚度等。随后,分析连续梁桥的计算荷载和作用组合,利用有限元软件建立连续梁桥的三维仿真模型,验算了桥梁在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的性能,桥梁的抗剪、抗扭、抗弯、抗裂能力满足规范要求,悬臂端的挠度小于悬臂长度的1/300,边跨、中跨的挠度小于计算跨径的1/600,说明连续梁桥的设计方案可行。

超大跨度无砟轨道混凝土连续刚构铁路桥梁部施工及变形控制技术研究

结合106 m+198 m+106 m连续刚构桥,介绍了0#节段的主要施工流程和施工方法,以及悬臂挂篮施工技术,在施工中采取数字化的线性监控和严格的施工控制措施,保证连续梁施工尽量符合梁部高性能混凝土的徐变值,使后期梁部及混凝土变形尽量接近设计值。

Norea矮塔斜拉桥索力优化

为确定柬埔寨Norea三跨双塔单索面混凝土矮塔斜拉桥的最优成桥索力,基于有限元模型,分别采用刚性支撑连续梁法、最小弯曲能法、影响矩阵法对成桥索力进行了分析和优化。结果表明:三种优化方法中以影响矩阵法得到的索力值效果最好,将最终优化索力值与原设计值对比,分析了斜拉桥的内力、位移以及应力变化,在恒荷载或恒荷载+附加荷载组合作用下,优化后的索力分布更加均匀,结构整体的弯矩、位移以及应力均有所减小,矮塔斜拉桥整体受力和线形更加理想。

连续刚构拱桥梁拱墩结合部位传力机制研究

文章以西延高铁王家河特大桥为工程背景,建立梁拱墩结合处的局部实体模型,并分析该部位的空间应力状态,掌握应力集中区域和薄弱位置,探讨内力分配机制及传递规律,旨在为梁拱墩结合部位设计提供理论基础和数据支撑。研究表明,拱肋与拱脚结合部位拱肋长度1/3.2范围内为应力传递的特征长度,梁拱墩连接处主梁长度1/4.5范围内为应力传递的特征长度;梁拱结合部位中支点截面拱肋通过加劲缀板等将81.2%的内力扩散至拱脚混凝土。

刚构拱桥动力特性敏感性分析

刚构拱桥由于拱肋和拱肋上的吊杆以及上下平联横撑的存在,使得其受力性能与动力特性异于连续梁桥,因此针对刚构拱桥结构本身参数进行敏感性动力特性分析,建立三维空间有限元模型,采用多重利兹向量分析法,研究拱肋之间横撑型式、桥墩高度以及支座的连接单元特性对桥梁的动力特性的影响。结果表明,随着刚构拱桥拱肋横撑型式的改变,桥梁自振周期基本一致,说明拱肋横撑型式对刚构拱桥动力特性基本没有影响;随着墩高不断增加,桥梁的自振周期也不断延长。结构的刚度随墩高的增加而减小,桥梁的纵向移动和竖向弯曲效应随墩高越高越显著,且墩高对于高阶振型的影响效果较小;支座显著地延长了此桥的自振周期,但是随着阶数的增大,与原模型的周期越接近,说明了支座对于结构高阶振型的影响也较小。

深圳轨道交通3号线跨龙岗河桥梁方案比选

分析周边环境、地面交通、防洪排涝、线路等建设条件,基于功能完善、景观优美、施工便利、造价经济的基本原则,针对深圳市轨道交通3号四期工程上跨龙岗河桥梁开展V型刚构桥、连续梁拱桥、双塔斜拉桥及独塔斜拉桥等多种方案进行比较。综合比选,推荐采用V型刚构桥方案。

大跨长联V形墩连续刚构桥方案构思与总体设计

昌南大桥跨越赣江,主桥采用跨径组合(75+165+180+180+165+75)m的混合梁V形墩连续刚构桥,桥长840 m,双幅桥宽37.5 m。V形墩刚构桥因结构轻盈、外形美观、跨越能力较强、刚度较大、行车舒适、便于养护等特点,在城市景观桥梁建设中得以广泛应用,介绍国内主跨跨径及联长最大的混合梁V形墩刚构桥的构思、总体方案设计、桥梁结构设计和施工。

合龙温度对变截面连续刚构桥梁结构性能的影响分析

为研究不同合龙温度对桥梁结构的变形和受力影响,以芦沟河特大桥为工程背景,采用三维有限元分析软件建立桥梁的数值模型,结合施工阶段的影响,对桥梁合龙段施工时温度对结构性能的影响进行分析。结果表明:合龙温度对主梁的应力和位移变形影响较为显著。随着合龙温度从5℃提高至15℃时,温度对桥梁结构的位移变形影响也增大了2倍;合龙温度梯度变化5℃时,主梁截面下缘的应力变化幅度大于上缘的应力变化幅度,最大差值可达32.5%。

单拱肋下承式连续梁拱组合桥梁拱协作机理

以单拱肋下承式连续梁拱组合桥西宁祥瑞街大桥为工程背景,基于吊杆力相等假定和膜张力假定,采用结构力学的方法,推导出梁拱组合体系在均布荷载作用下,拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比表达式,以此揭示梁拱协作机理。采用四次抛物线对吊杆力进行拟合,通过对公式、有限元计算结果进行误差分析,得出吊杆力修正系数,以此减小吊杆力相等假定带来的误差。同理,采用余弦荷载对吊杆力进行拟合,通过对吊杆力公式、膜张力公式计算结果进行误差分析,得出膜张力修正系数,以此减小膜张力假定带来的误差。最终结合吊杆力修正系数和膜张力修正系数,计算出主梁跨中挠度、拱肋跨中挠度以及吊杆力分担外荷载比例的修正系数分别为1.1、1.2、0.9,以此减小公式误差。

结构参数对梁拱协作机理的影响

以西宁祥瑞街大桥为工程背景,该桥为单拱肋下承式连续梁拱组合桥,以力学分析和有限元建模为主线,围绕梁拱协作机理和结构参数两方面进行研究。根据拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的表达式,结合工程背景,绘制各参数(吊杆拱肋等代弯矩刚度比、梁拱截面抗弯刚度比、矢跨比、轴向变形放大系数、边中跨比、边中跨抗弯刚度比)与拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响曲线,分析各参数对拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响。为设计人员在方案设计初期,拟定较为合理的结构参数提供了力学依据。

多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震分析

为分析多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震性能,结合某多跨径连续梁拱组合体系桥梁实际工程,采用有限元分析软件建立桥梁的地震动力时程分析模型,并根据振动方程获取桥梁结构的地震响应。研究结果显示:一维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为0.079m;多维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为1.228m。因此可知,多维地震作用下桥梁结构抗震性能更薄弱,进行多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震设计时应兼顾横桥向与顺桥向地震作用的影响。

成达万高铁渠江特大桥主桥结构设计和关键技术研究

成达万高铁渠江特大桥主桥计算跨度为(139+278+139)m,采用墩-塔-梁固结体系,为目前在建时速350 km最大跨度无砟轨道混凝土主梁部分斜拉桥。为了研究主桥结构的动静力性能,采用有限元分析软件建立全桥整体计算模型,进行全桥静力计算和动力分析,计算得出合理的桥梁结构设计参数。结果表明,该桥在施工和运营阶段的强度、刚度和稳定性均满足规范要求;除E2地震作用下,桥塔横梁发生屈服外,其余部位均处于弹性工作状态。另外,采用理论和数值分析方法研究主梁悬浇节段长度、无砟轨道适用性、列车走行性等关键技术,该桥采用挂篮小节段悬浇施工满足工期要求,桥梁短波偏差和长波偏差满足规范要求,具备无砟轨道铺设条件,满足列车时速350 km的运行要求。同时与拱加劲刚构连续梁方案进行技术和经济比较,表明主跨280 m级时部分斜拉桥方案具有较好的经济性。

停工对转体T构悬臂梁线形的影响及调整措施研究

依托西北地区某在建转体施工连续刚构桥,利用有限元软件进行了悬浇施工过程的模拟,研究了停工期间主梁实测位移变形与理论值之间的差异,探讨了不同停工位置和停工时间对梁段线形的影响,并对停工期间影响梁段线形的原因进行了分析,提出了事前调整措施。研究结果表明,停工位置和停工时间的变化对T构悬臂梁截面挠度有显著影响;墩柱柔度、边中跨预应力锚固齿块不对称、挂篮质量不平衡以及墩台基础不均匀沉降均会影响T构悬臂梁的线形变化;配重和预应力全张拉是有效应对冬季停工的调整措施。在桥梁施工过程中,建议根据具体情况利用仿真模型预测停工期间梁段的线形变化,并提前做好调整措施,从而确保连续刚构桥的线形平顺。

钢混组合梁连续刚构桥施工控制影响因素研究

以浙江省宁波市舟山港跨海大桥北通航孔桥工程为项目背景,采用Midas civil软件建立桥梁有限元模型,选取结构几何形态参数、截面特征参数、时间特性参数、荷载参数和材料特性参数作为施工控制参数,并考虑桥梁施工工艺进行施工控制参数敏感性分析。分析结果表明,采用支座顶升施工工艺的钢混组合梁连续刚构桥,在成桥阶段结构线形和结构应力易受预应力钢束初始控制预应力和混凝土重度这两类施工控制影响因素的影响;在施工过程中采用支座顶升施工工艺调整桥梁结构线形,会导致初始控制预应力参数和年平均相对湿度参数敏感性分析结果在支座顶升位置处发生突变。研究结果可为钢混组合梁连续刚构桥的施工控制提供参考依据。

高墩大跨连续刚构桥抗震性能研究

用设有多个塑性铰的全桥计算模型研究了连续刚构桥的抗震性能,并与类似的连续梁桥作了比较。结果表明连续刚构桥在高烈度地震区所受的地震损伤仍很小,抗震性能明显高于类似的连续梁桥;刚构墩出现塑性后,与弹性的相比墩底的地震力明显减小,随着地震动强度的增加减小的幅度增大,但墩顶位移变化很小。

自锚式悬索桥合理成桥状态的实用计算方法

合理确定吊索张力及主缆线形是自锚式悬索桥设计中的关键问题。基于加劲梁的受力特性,推导了用于吊索张力优化的刚性支承连续梁法;从悬索的基本平衡微分方程出发,提出了主缆线形计算的梁比拟法;两者结合使用,通过常用的杆系结构线性分析程序即可进行吊索力优化及主缆线形计算,从而确定自锚式悬索桥的合理成桥状态。算例分析表明,实用方法的力学意义明确、操作简单且计算精度高,可在设计实践中推广。