南京大胜关长江大桥三主桁钢正交异性板整体桥面结构受力特性的试验研究

南京大胜关长江大桥采用三主桁多横梁体系钢正交异性板整体桥面结构,结构受力状态复杂。设计制作了一个1∶6的6节间钢桁梁节段模型,研究了实桥受力状态的模拟方法,完成了多种工况下的模拟实桥正、负弯矩区受力状态的加载试验;考察了桥面荷载在3片主桁之间的横向分配,"第一系统"作用下整体桥面的应力分布。结果表明,试验实测结果与实桥的理论分析结果较吻合,说明本文的试验方法可较好地反映实桥整体桥面结构的受力状态;桥面荷载在3片主桁之间的分配是不均匀的,对称桥面荷载在3片主桁之间的分配比例为1.0∶2.0∶1.0,偏载时为1.0∶1.0∶0.0;"第一系统"作用下钢桥面板顺桥向应力沿横桥向分布较均匀,3片主桁挠度较接近,说明三主桁整体桥面结构受力状态合理,整体性好。该研究成果验证了南京大胜关长江大桥的设计计算理论和计算方法的正确性,为该桥的设计提供可参考依据,同时也为整体桥面结构的进一步研究和应用提供了技术储备。

三主桁梁桥车桥耦合振动分析

相比传统的两片主桁的截面形式,采用三片主桁截面形式的桥梁力学性能和空间稳定性更好。根据列车桥梁时变系统的分析理论,分别建立列车和桥梁动力分析的有限元模型,采用计算机模拟的方法,研究列车以不同车速通过三主桁拱桥时车桥耦合系统的空间振动响应。所得结果可供设计参考。

主动控制在三主桁钢桁拱桥施工监控中的应用

研究目的:根据主动控制的理念,以东平水道特大桥为依托,对三主桁钢桁拱桥的整个施工过程进行有限元理论计算和分析,确定各施工阶段控制目标,预先分析施工中各控制目标偏离的可能性,并拟订和采取各项预防性措施,采取主动控制措施,指导施工架设,以使该桥顺利建成并满足设计要求。研究结论:通过有限元理论计算和分析,确定各施工阶段的目标控制值,得到扣索索力、支点顶落量、后锚力与压重的可调范围,做到"预先控制";再根据现场监测结果,采取钢桁杆件预抬、扣索张拉、后锚索张拉、边跨钢梁临时压重和支点顶落与纵移的主动控制对策和措施,及时调整结构内力与线形,做到"过程控制";最后全桥成功合龙。

三主桁斜拉桥桥面板剪力滞效应研究

三主桁斜拉桥公路桥面板支撑在钢桁梁上直接承受汽车荷载,桥面板中存在剪力滞后现象.采用了空间有限元模型对三主桁斜拉桥板桁组合结构的混凝土和钢正交异性桥面板的剪力滞后情况进行了分析,计算结果表明,板桁结合梁桥面板中存在较明显剪力滞后效应,尤其在最内索锚固截面和中间支座截面附近纵向应力的横向分布更不均匀,其纵向应力不均匀系数ξ为2.54-3.07之间,因此设计时对这些部位必须予以充分考虑.

三主桁钢桁拱桥整体节点应力分析

结合武广客运专线东平水道(99+242+99)m四线三主桁连续钢桁拱桥的建设,采用有限元软件ANSYS中的板单元对中桁E11整体节点进行局部应力分析,结果表明设计结构中存在局部应力过大的现象。为此对结构设计进行了修改。改进节点构造后,该节点具有足够的受力与传力功能。

三主桁结构内力分配影响因素研究

南京大胜关长江大桥主桥为主跨336 m的钢桁拱桥,钢桁拱采用三主桁结构。为减小该桥钢桁拱三主桁间内力分配的差异,以跨径168 m的简支三主桁钢桁梁为例,研究影响三主桁结构内力分配的因素。采用结构分析软件MIDAS Civil对该钢桁梁建立模型,分析比较在对称荷载与偏载作用下结构的静力效应。分析结果表明:在对称荷载与偏载作用下,横联均是影响主桁受力分配的主要因素;在对称荷载作用下,横梁刚度比平联面积对三主桁内力分配影响明显;在偏载作用下,平联面积比横梁刚度对三主桁内力分配影响明显。

三主桁三索面公铁两用双塔斜拉桥动力特性分析

以某三主桁三索面公铁两用双塔斜拉桥为研究对象,采用ANSYS软件建立了有限元模型,计算了桥梁的振动特性,计算分析结果表明该桥横向刚度相对较小。对于不同成桥索力情况,研究了索力对结构动力特性的影响。然后考虑到列车荷载的影响,将列车荷载以等效均布质量的形式加载桥上,对不同车辆荷载工况进行了动力分析。计算分析结果表明该桥成桥索力对结构振动频率影响不明显,横向振动影响甚微。列车荷载对结构竖向振动频率影响较明显,横向较小。

三主桁断面车-桥气动特性的风洞试验研究

为研究三主桁断面车-桥组合系统的气动特性。以某大跨度斜拉桥为工程背景,采用节段模型风洞试验,通过开发的车-桥气动力同步测试装置对车-桥组合状态下各自的气动力进行测试,研究了线路位置、双车交会间距、风攻角等因素对车-桥系统气动特性的影响,分析紊流来流对车-桥气动特性的影响,并讨论列车气动导纳的特征。结果表明:由于绕流剪切层的影响,靠近迎风侧车辆阻力系数大于其他线路,线路2上列车的升力系数最大;双车交会时,背风侧车辆的阻力系数和升力系数随交会间距的增大而增大;受桁架自身绕流的影响,紊流来流对列车气动力功率谱影响较小;阻力和升力的气动导纳随折减频率呈现先增后减的趋势。

三主桁连续钢桁拱桥整体节点有限元分析

东平水道桥是武广高速铁路上一座四线铁路桁架拱桥,主跨结构为99m+242m+99m的三主桁连续钢桁拱,主桁采用整体节点形式,三主桁内力分析表明中桁处受力最大。节点板联结着主桁、腹杆、横梁、平联等各类杆件,结构及受力均较复杂,节点应力分布是设计中的关键问题之一。文章利用有限元程序对其特殊位置节点板进行应力分析,研究了其应力分布及传力特性,为设计提供依据和给同类桥梁提供参考。研究表明通过调整节点构造和板件刚度,节点具有足够的受力与传力功能。

公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工新技术

研究目的:济南黄河公铁两用桥主桥为三主桁连续钢桁梁结构,采用多点顶推技术进行钢桁梁拼装架设,其最大顶推重量高达3.7万t,单桁支点反力高达37 321 kN,最大悬臂长度高达154 m,顶推过程中存在较大的技术难题,安全风险高、施工难度大。因此有必要对该桥多点顶推关键技术进行深入研究及探讨,并在此基础上进行技术创新,保证其建造过程技术可行、安全可靠。研究结论:(1)针对公铁两用三桁连续钢桁梁的结构特点,提出了多点同步顶推新技术,实现了3.7万t钢桁梁大悬臂、长距离顶推架设;(2)创新设计了桥梁顶推滑移系统,解决了传统顶推施工"同步不常有、不同步常有"的技术难题,模数化设计支承滑块和抄垫结构,首次提出采用(8+2)mm热轧不锈钢复合板,保证了单桁最大支点反力37 321 kN工况下滑移体系的可靠性;(3)在主跨跨中无支点调整钢桁梁线形的条件下,可先进行加劲弦安装并与钢桁梁同步顶推,利用拼装支架多支点顶梁消除合龙口偏差,实现了精确合龙,成桥内力及线形能够符合设计要求;(4)对三桁高差进行敏感性分析,当中桁支点高度高出边桁10 mm时,中桁支反力可增大10 035 kN,提出了采用弹性抄垫协调变形补偿高差等针对性预控措施,明确顶推施工三桁高差控制的量化标准;(5)本研究成果可为今后公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工提供一定的参考或借鉴。

三主桁连续钢桁梁顶推弹性支垫设计研究

研究目的:三主桁连续钢桁梁结构同截面三桁高差对支点反力影响非常敏感,采用顶推法施工时,因滑道梁施工误差、滑道受力下挠变形等因素,三桁滑移支点高差动态变化引起反力改变,影响结构安全。本文以济南黄河公铁两用桥为研究对象,对其高差与支反力的变化规律进行分析,对弹性支垫进行设计研究。研究结论:(1)钢桁梁中桁相对高度与中桁支反力近似成线性关系;(2)橡胶垫压缩量与压应力关系满足胡克定律;(3)橡胶垫厚度为100 mm,压缩弹性模量不大于180 MPa时,极限工况下可将中桁相对高度从10 mm降低为5.8 mm,有效降低了三桁高差敏感性;(4)橡胶垫抗压强度大于28 MPa、抗剪强度大于2.4 MPa时满足受力要求,通过在其内部设置3块5 mm厚的钢板保证其结构承载能力;(5)本研究对顶推法施工钢桁梁三桁高差控制具有一定的参考意义。

三主桁钢桁梁铁路桥温度场研究

文章以目前世界最大跨度的铁路斜拉桥安庆长江大桥为工程背景,研究三主桁钢桁梁的温度场分布。在钢桁梁截面上弦和下弦的上游桁、中游桁、下游桁分别布设温度测点,采用无线温度测试系统,实测各测点温度随时间的变化。对比分析了各杆件的最大温差值,得到三主桁钢桁梁温度场分布。测试结果为三主桁钢桁梁桥的温度场研究和分析提供了参考与借鉴。

三主桁斜边桁大跨度钢梁悬拼施工技术

郑州黄河公铁两用桥为充分扩展公路桥面宽度,采用空间斜边桁的新颖结构形式,边桁向外侧倾斜14.036°,主桁采用无断面连接系三主桁的空间断面结构。钢梁杆件自重较大,悬臂跨度较大,钢梁拼装施工具有很大的难度,如何在要求的工期范围内解决钢梁的吊装、对位、拼装焊接等问题,急需研究、制定科学、可靠、适宜的技术措施并实施,同样这一问题的解决也将使得我国的桥梁建设技术更上一个台阶。

高速铁路三主桁连续钢桁拱-梁桥受力特性

采用模型试验和有限元法研究了三主桁(拱)刚度比、横梁刚度和横联刚度等因素对三主桁(拱)受力的影响,并分析了三主桁连续钢桁拱-梁桥受力特性.结果表明:三主桁(拱)刚度比对三主桁(拱)内力比影响较大,节间内横梁刚度对下弦杆竖向弯矩比和拱吊杆轴力比影响较大,下弦节点处横梁刚度对拱吊杆轴力比影响较大.当三主桁(拱)刚度相同且横联刚度超过0.15GN/m时,在远离支座1～2节间区域,下弦杆竖向弯矩中桁为边桁的1.5～2.0倍,拱吊杆轴力中桁为边桁的2～3倍,其他主桁内力边桁与中桁接近.

天兴洲三主桁斜拉桥不同主梁纵向约束方式结构特性分析

结合拟建的天兴洲三主桁公铁两用结合梁斜拉桥,建立了大跨度公铁两用斜拉桥空间计算模型,并对其在恒载、活载、温度作用下静力性能进行了研究.重点探讨了不同主梁纵向约束方式对大跨度公铁两用斜拉桥静力性能的影响以及主梁合理纵向约束刚度.计算结果表明:对主梁设置合理纵向约束刚度,能使结构的受力性能得到改善.

三主桁三索面斜拉桥索力横向分配计算简化

利用势能极小值原理推导简化的三主桁三索面结构在对称荷载作用下的索力表达式,将其计算结果与有限元计算结果进行对比,阐述其横向受力原理,总结三主桁三索面斜拉桥在对称荷载作用下索力的横向分配规律。分析结果表明,三主桁三索面斜拉桥边索、中索索力不是简单的3倍或者2倍左右的关系,其差异随拉索刚度、主梁横向联接体系刚度、节点刚度等因素变化。

三主桁钢桁拱桥合龙口微调装置设计与应用

以436 m的三主桁中承式六跨连续钢桁拱桥明珠湾大桥为研究背景,通过建立全桥有限元模型进行敏感性分析,研究大桥合龙口调节措施的有效性,提出设计一种纵向新型微调装置,以满足合龙口纵向微调,达到大桥"零误差"合龙的条件。计算分析结果与应用效果显示,采用Q370钢材通过不同厚度钢板利用正交熔透焊组合的方法形成整体结构,可以满足250 t顶拉力需要;合龙时通过先粗调至10~15 mm时再采用微调装置调整效果良好,可以满足多点同步合龙的需要,提高了合龙施工效率与经济效益,该微调装置结构设计与使用方法对同类桥梁合龙施工具有借鉴意义,并有望推广。

天兴洲公铁两用长江大桥“三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术”获国家科技进步一等奖

10日上午,国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行,党和国家领导人习近平、李克强、刘云山、张高丽等出席大会并为获奖代表颁奖,国务院总理李克强代表党中央、国务院在大会上发表了重要讲话。中铁大桥院等单位完成的'三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术'荣获国家科技进步一等奖,公司总工程师、全国设计大师高宗余参加了大会并作为获奖代表领奖。

南京大胜关长江大桥大跨度钢桁拱桥设计研究

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的重点工程,主桥采用三主桁空间桁架结构、Q420qE高性能结构钢、板桁组合结构与整体桥面结构、以及长吊杆抑振等关键技术。介绍南京大胜关长江大桥的建桥条件与技术标准、桥型方案比选与总体布置以及钢桁拱结构方案,重点论述所采用关键技术的研究与运用。