钢桁梁断面形式对公铁两用桥上列车气动特性影响

钢桁梁断面形式的不同可能会改变桥上列车的气动力,进而影响桥上列车运行安全性和舒适性。为此,以某千米级公铁两用悬索桥为工程为背景,通过风洞试验对三种常用钢桁梁断面形式的桥上列车进行测力、测压试验。研究结果表明,当单列车位于三种钢桁梁断面形式上的上游时,列车的阻力、升力系数无明显差异,而单列车位于下游时,列车的阻力、升力系数有较大的区别;在双车状态下,由于迎风侧列车的遮挡作用,改变了不同钢桁梁断面形式下列车的流场,使得钢桁梁断面形式对背风侧列车影响较小。无论列车位于上游、下游,其三种钢桁梁断面形式下列车的阻力系数、升力系数随风攻角的变化趋势一致。当列车位于上游时,其三种钢桁梁断面形式上列车顶部和底部圆弧过渡段都出现不同程度的流动分离,使得其列车平均风压系数不同;当列车位于下游时,三种钢桁梁断面形式上列车平均风压系数变化趋势一致,说明钢桁梁断面形式对下游列车的平均风压影响较小。列车位于上、下游时,其脉动风压系数会有显著的差异,其脉动风压系数的大小受腹杆布置形式的影响要比梁高的不同更为显著。本文研究结果可为大跨钢桁梁桥的断面形式选取提供参考和依据。

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

变截面钢桁腹混凝土组合梁-钢腹杆剪应力计算

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式的适用性。研究结果表明:解析法和有限元法计算结果吻合良好,在变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算中变截面效应的影响不可忽略。在集中荷载作用下,等截面梁与变截面梁等效钢腹板的承剪比最大差值约79.75%;从悬臂梁端部到根部,钢腹杆的剪应力在减小,钢腹杆的承剪比从81.48%降低至10.90%。

大跨度公路及公铁两用钢桁梁桥大节段制造关键技术探讨

本文针对钢桁梁大节段的几种典型结构形式,从超长U肋压型、双节间杆件制作、特殊部位焊接、大节段精度控制等特点出发,制定合理可行的制造工艺,通过设计切实可行的胎架,采用合理的组装、焊接工艺,有效保证钢桁梁大节段的制造精度。

凤凰古城旅游服务中心结构设计

凤凰古城旅游服务中心为造型复杂的钢桁架结构,桁架跨度31.2 m,端部悬挑10 m。文章对结构桁架选型进行了对比,对构件截面选择进行了分析,通过柱截面增设加劲板、采用变截面弦杆来优化结构,并对变截面弦杆连接提出了采用内坡口的施工要求,相应做法可供类似项目参考。

高速公路曲线双幅连续钢桁梁桥设计

江苏省常熟市的常福公路分离式立交桥主桥采用(85+125+75.08)m三跨连续下承式钢桁梁,分左右两幅布置,单幅桥采用两片带竖杆的三角桁作为主桁,主桁中心距为22.25 m。主桥平面位于半径为6496 m的圆曲线上,设计考虑制造、安装方便,每片主桁分别在两个中支点及中跨中心处设置3个弯折点,有效减小加宽宽度。单幅桥主桁横断面采用平行四边形布置,内外侧主桁杆件高度与桁高保持一致,主桁中心高差为40.5 cm,横联及桥门架设置横坡。主桥采用顶推施工方法,以减小建设期对航运的影响。桥梁主桁的位置选择与折弯节点板的处理方式,可供类似工程设计参考。

基于交错桁架结构的抗震性能设计与有限元模拟验证

近年来,强震频繁发生,对于地震地区的建筑物其抗震性能设计尤为重要。但如今应用广泛的交错桁架结构,抗震性能低无法在地震地区推广使用。针对这一问题,研究提出一种基于两边连接钢板的交错桁架结构,并通过地震反应谱、静力弹塑性分析与有限元模拟验证来对该结构的抗震性能进行验证。结果表明,随着楼层的增加,试件1和试件2在横轴和纵轴方向上的位移量均呈线性增加的趋势,在整体上较为稳定,没有明显的薄弱层。试件1与试件2在X与Y方向的层间位移角均低于0.004,满足建筑结构设计要求。在有限元验证结果中,有限元计算结果与测验结果基本一致,即抗震性能符合要求。综上,研究提出的两边连接钢板式交错桁架结构具有可行性,能提高交错桁架结构的抗震性能。

上海虹桥动车所动车检修库接触网绝缘间隙击穿原因分析及整改措施

在简述近年来上海虹桥动车所动车检修库中发生的接触网绝缘间隙击穿故障的基础上,介绍接触网电分段和分段绝缘器布置、分段绝缘器安装形式。通过分解动车组入库检修过程,模拟动车组升降弓、合断主断路器操作,检测接触网电压,分析确定动车组操作过电压是分段绝缘器绝缘间隙击穿和分段绝缘子绝缘端头带电部件与钢桁梁绝缘间隙击穿的原因,提出分段绝缘器选型和安装形式优化措施。优化后,上海虹桥动车所动车检修库中接触网未再发生绝缘间隙击穿故障。

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层(局部3层)正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明:采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。

新型变截面导梁设计研究

导梁是桥梁顶推过程中增大顶推跨度、减小主梁悬臂长度的重要措施之一,以一座202m跨径的钢拱桥顶推导梁施工设计为例,详细分析了新型变截面导梁设计参数的选取、导梁截面的优化及导梁的整体模型与局部模型验算。经验算,在最不利工况下,导梁各杆件最大应力为263MPa,局部验算最大Mises应力为270MPa,均满足设计强度要求,各杆件刚度和稳定性均满足设计要求。在满足施工要求的前提下,最大限度降低导梁自重,节约成本,具有明显经济效益,可为同类施工提供参考经验。

智能衬砌台车在超大断面二衬施工中的应用

渝湘高铁重庆至黔江段重庆长江特长隧道是长江上游第一座高铁盾构隧道,超大断面盾构组装洞室为盾构机洞内组装施工场地,上部结构衬砌宽25 m×高11.64 m,厚90 cm,超大断面衬砌施工难度大,质量不易控制,为保证衬砌施工安全和质量,落实国铁集团“以工法定工装、以工装保工艺、以工艺保质量”理念,超大断面盾构组装洞室衬砌采用智能衬砌台车施工,台车为双门式桁架结构,配置自动布料逐层分仓带压浇筑系统、附着式+拱顶插入式振捣系统、液位压触式防脱空报警系统、台车定位系统、带模注浆系统及软搭接、可视化端头模等智能化系统和设备,实现了二衬混凝土分层逐窗自动布料浇筑、实时监控混凝土浇筑、掌握浇筑进程,提高了拱顶混凝土密实度,浇筑完成2 h后采用带模注浆一体机进行带模注浆作业,有效预防了拱顶脱空,可有效保障超大断面衬砌混凝土浇筑施工质量。

钢管拱切线拼装坐标修正在ANSYS中的实现方法

钢管混凝土拱桥钢管拱肋多采用分段安装,可采用ANSYS的生死单元进行过程分析,受到未激活单元虚位移影响,节段单元在ANSYS程序中并非在切线位置上激活。针对桁式断面的钢管混凝土拱桥,提出用悬臂端节点位移平均值作为拱肋整个截面的位移来修正激活前的单元坐标,使其处在前一节段的切线位置上;给出了坐标修正的计算公式,编制了钢管拱安装计算命令流,用于一座320m跨钢管混凝土拱桥施工中。结果表明:在实现扣索一次张拉的前提下,实测扣索力与理论索力的误差在3%以内,上、下游拱肋高程差控制在5mm内,成拱后的拱肋线形与裸拱自重线形吻合良好。

桁梁断面对大跨度公铁两用桥梁风-列车-桥耦合振动特性的影响

为研究不同桁梁断面形式对行车安全的影响,对一座大跨度跨海公铁两用桥梁6种断面进行数值模拟研究车-桥的气动特性,并与类似断面的风洞试验结果进行对比。通过刚度等效对主梁模型进行简化,缩减了桥梁模型的自由度,并与精细化的板壳模型进行对比验证。通过风-车-桥耦合振动分析,研究不同风速及车速条件下不同桁梁断面车辆及桥梁的响应,讨论双车交会的影响。结果表明:断面形状显著影响车桥气动特性,进而改变车辆和桥梁振动响应。与倒梯形断面相比,通过带挑臂断面或矩形断面时车辆及桥梁响应较小,一定范围内改变入桥距离差会明显改变桥梁产生的响应,但车辆响应受入桥距离差影响不大。

基于模拟植物生长算法的桁架结构截面与形状优化分析

针对桁架结构优化问题,给出基于改进的生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法(GSL&PS-PGSA)优化模型,对典型平面桁架、空间桁架结构分别进行截面优化及形状优化分析,结果表明:改进GSL&PS-PGSA算法的优化效果显著,其优化所得结构经济高效;对于平面桁架截面优化,相比二级优化法、相对差商法及连续变量法,改进GSL&PS-PGSA所得结构较其减少了8%~15%的用钢量;对于空间桁架优化,截面优化所得结构总质量较序列两级算法轻约8.1%,较蚁群算法轻约3.6%,而形状优化所得结构总质量则分别较序列两级算法、蚁群算法轻约31.2%、22.4%。因此,改进的GSL&PS-PGSA算法对桁架结构优化问题具有良好的适用性。

方钢管柱与桁架梁十字形节点滞回试验研究

提出了一种基于柱座式的装配式方钢管柱-桁架梁连接节点,以实现现场高效率、高精度的层装配式钢结构建筑的建造。该节点主要由柱座、带法兰方钢管柱和桁架梁等组成,其中柱座与桁架梁在工厂完成焊接,现场通过高强度螺栓将柱座与上下柱完成装配。为了研究该新型节点的抗震性能,对3个足尺十字形方钢管柱-桁架梁连接试件进行了滞回加载试验,考察了各试件的破坏模态,评估了梁柱截面尺寸及轴压比对滞回曲线、极限承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标的影响规律。试验结果表明:3个试件均表现出良好的抗震性能,各个试件的破坏均始于桁架梁弦杆或腹杆的局部屈曲,结束于桁架梁弦杆或腹杆的开裂;柱壁厚及桁架梁弦杆厚度对试件的承载能力和初始刚度均有显著影响,而轴压比对试件的抗震性能影响较小。加载过程中所有试件的柱座并未发生破坏、法兰板之间无明显滑移,且柱座与桁架梁之间的裂缝未出现撕裂现象,满足“强节点,弱构件”的抗震设计原则。

超大不等跨度、不等跨间距预应力变截面管桁架结构同一胎架累积滑移施工方法

靖江市某料场封闭工程屋盖结构为大跨度变截面(矩形截面+倒三角截面)钢桁架结构,共有5种典型跨度(174 m、170 m、182 m、168 m和113 m),4种典型跨间距(14 m、15 m、16 m和18 m),此工程施工要求不得影响厂内生产,作业场地有限,故采用预应力桁架累积滑移施工技术。针对超大不等跨度、不等跨间距桁架的预应力桁架滑移施工需多次进行滑移胎架拆搭的问题,提出一种不同跨度、不同跨距同一胎架累积滑移施工方法,以解决不等跨度、不等跨距预应力变截面管桁架结构同一胎架累积滑移施工困难的问题,可供类似工程施工参考。

复合材料变截面压杆变形性能研究

为了对复合材料变截面压杆的变形性能进行理论预测,本文以航天器空间桁架结构中的复合材料变截面压杆作为研究对象,首先,基于经典层合板理论,将复合材料变截面杆的壁板等效为主方向与杆轴线方向一致的正交异性板,此时复合材料变截面杆可近似为正交异性杆;其次,基于弹性变形理论和小变形假设,推导了反映杆轴向变形能力的等效轴压刚度理论公式;最后,利用有限元对等效轴压刚度理论的准确性进行了验证。结果表明,不同中间半径和变截面段长度条件下,理论值和有限元值之间的偏差基本保持在3%以内;不同铺层角条件下,理论值和有限元值之间的偏差基本保持在2%以内。因此,本文的理论能够较准确地预测复合材料变截面压杆的变形。

大参数桁架式岸边集装箱起重机主梁截面选型分析

岸边集装箱起重机设备的大型化对码头基建承载能力以及设备防风安全提出了更高要求,采用桁架式主梁设计的岸边集装箱起重机设备质量轻,迎风面积小,是岸边集装箱起重机设备大型化与绿色化升级的有效解决方案。文中通过Ansys软件对矩形四片式和矩形三片式2种截面的岸边集装箱起重机桁架主梁进行计算,对比分析了这2种截面的刚度力学性能特点及其在岸边集装箱起重机主梁中的应用条件,为大参数桁架式岸边集装箱起重机的主梁截面选型提供了依据。

延崇高速公路砖楼特大桥主桥上部结构设计与施工方案研究

以河北省首座上承式拱形变高钢桁组合连续梁的设计与施工方案为例,通过方案比选,确定适合砖楼特大桥主桥上部结构的施工方案,详细论证了专项施工方案的各个环节,有效保障了高墩桥梁施工的安全和项目的工期要求,可供类似跨越工程参考和借鉴。