大跨度公轨两用桥轨道横梁与整体节点连接疲劳试验研究

介绍国内首座大跨度公轨两用桥——重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点连接的足尺模型疲劳试验。首先根据大桥交通状况与设计流量,由疲劳损伤累积理论,确定其疲劳荷载谱,制定出疲劳荷载取值;然后,设计并制作了1∶1足尺模型,对模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明,试验模型应力水平较低,实测应力幅大致为30 MPa,疲劳加载200万次后,试验模型未出现裂纹。最后根据疲劳试验结果及国内外有关规范,对轨道横梁与整体节点连接的疲劳性能进行了评价,认为在结构使用寿命期间及正常养护维修情况下,该连接不会发生疲劳开裂,疲劳强度满足要求。

公轨两用桥吊杆疲劳分析程序实现方法

针对公轨两用桥吊杆进行疲劳分析的重要性,详细阐述了一种公轨两用拱桥吊杆的疲劳分析程序实现方法,并结合实例证实了该方法的可行性,说明该公轨两用拱桥吊杆在设计基准期内不会发生疲劳破坏。

钱塘江公轨两用大桥总体设计

钱塘江公轨两用大桥通行双向8车道一级公路、双线机场快线和慢行通道。大桥全长2007.8 m,包括跨钱塘江主桥、公轨合建引桥以及快轨车站,横向布置为公路在上、轨道交通在下的双层结构。跨钱塘江主桥采用(73.4+122+4×240+122+73.4)m悬链形上加劲连续钢桁梁桥;节点桥采用(51+82+51)m和(40+36)m跨度的连续钢箱梁桥及简支结合梁桥;两岸引桥采用29 m及31 m标准跨度的预应力混凝土连续T形梁桥(公路部分)和简支箱梁桥(快轨部分)。跨钱塘江主桥针对其长联大跨的特征,在中间5个主墩设置双曲面摩擦摆支座以提高结构抗震能力、减小下部结构规模;针对公轨两用的特征,采取增设上加劲弦、上下层桥面间设置横向桁架的措施提高桥梁刚度;针对并行桥位的影响,对桥墩及基础进行合理的设计。

大跨公轨两用悬索桥动力特性的参数敏感性分析

为了深入研究大跨度公轨两用悬索桥的动力特性,以贵州省在建的马岭河三号特大桥为研究对象,基于Midas/Civil建立全桥三维离散单元有限元模型,采用子空间迭代法进行模态分析,得到该桥的自振频率和振型,并采用控制变量法,分析主塔刚度、主缆刚度、加劲梁刚度、吊杆刚度、恒载集度、中央扣和横向抗风支座等六类结构关键参数对其动力特性的影响。研究结果表明:该桥基频为0.172 Hz,对应振型为主梁1阶正对称侧弯,该桥自振频率较同等跨径的普通公路悬索桥高,结构整体刚度较大;增大主塔刚度,主塔侧向振动频率提高;增大主缆刚度,主梁1阶竖向振动和扭转频率提高;增大吊杆刚度,纵飘频率有一定程度提高;增大加劲梁刚度,主梁侧弯和主梁扭转振型频率的提高显著,有助于提高结构的横向刚度和改善结构的颤振性能;而增大恒载集度,以主梁振动为主的侧弯、竖弯、扭转振型的自振频率均有不同程度的降低;中央扣和抗风支座能有效提高结构的整体刚度。

公轨两用拱桥吊杆的疲劳分析

提出了一种公轨两用拱桥吊杆的疲劳分析方法。依据交通流量调查和相关规范中汽车及轻轨车荷载谱的规定,基于Monte-carlo原理,模拟产生了通过桥梁的双向多车道汽车车流及双向轻轨车车流。针对典型吊杆的影响线开展模拟车流加载,得到杆件应力历程,通过泄水法得到杆件应力谱,按照Palmgren-Miner线性累积损伤理论,计算得到各吊杆的等效应力幅并进行设计基准期内的损伤度评估。以某公轨两用拱桥进行实例分析,同时考虑6线行车道公路荷载和双线轻轨荷载,对吊杆开展了疲劳分析。计算结果表明:采用模拟车流法可方便开展公轨两用特大桥构件的疲劳分析和疲劳剩余寿命评估。

大跨度公轨两用单跨悬索桥研究

研究大跨度公轨共用单跨悬索桥梁式方案及桥面系布置方式,分析桥梁结构的受力特点,提出影响列车行车安全的控制因素及设计技术措施,确定合理的竖向刚度要求,总结设计标准和关键技术措施。研究认为,随着悬索桥跨度的增大和结构质量的增加,主梁弯曲的贡献率逐渐减小,而主缆重力刚度的贡献率逐渐增加;控制悬索桥刚度的主要因素有跨度、主梁截面、主缆截面、矢跨比及桥塔抗推刚度;通过控制主梁竖向刚度、梁端折角及扭转刚度等参数可以保证轨道的平顺性;通过合理的轨道桥面系体系的布置,可以使轨道结构受力更加合理。

公轨两用拱桥吊杆疲劳多因素分析

基于吊杆疲劳的分析方法,以某公轨两用拱桥为研究对象,采用有限元程序建立该桥的空间有限元模型,对其吊杆进行疲劳计算,分析了小于30 kN的汽车车辆荷载、车道分布、荷载谱类型和运营时期等因素对吊杆疲劳的影响。计算结果表明:小于30 kN的车辆对吊杆疲劳有一定影响;短吊杆在设计基准期内的损伤度相对较大;轻轨车车流比汽车车流对桥梁吊杆的损伤要大;采用不同的荷载谱组成的随机车流对吊杆的疲劳分析所得结果不同;在公路和轻轨车等反复荷载作用下,该桥的吊杆在设计基准期内不会发生疲劳破坏。

主跨600m公轨两用悬索桥设计创新及研究

某长江大桥主桥采用50m+600m+65m钢箱梁悬索桥方案,并预留双线轨道交通,为解决传统公轨分层布置引起的标高过高、投资过大等问题,在加劲梁的设计中采用了公路与轨道交通同层布置方案,主梁采用分离式双幅钢箱梁结构,桥塔采用门形桥塔。通过对结构整体及局部的有限元分析,表明各项结果均满足规范指标要求。

大跨度公轨两用斜拉桥梁端轨道结构适应性研究

为研究大跨度桥梁端无砟轨道结构的适应性问题,以一座大跨度公轨两用斜拉桥为例,针对其大转角、大梁缝及长悬臂的特点,提出梁端采用过渡板与梯形轨枕两种特殊轨道结构措施,探讨不同措施对扣件受力的影响。结果表明,过渡板支座若按常规方法置于桥梁支座上方,则难以在梁端大转角情况下将扣件上拔力控制在安全范围内,合理调整过渡板支座往桥梁支座内侧延伸长度,可增强其对梁端大转角的适应性;梯形轨枕纵梁两端是否设减振垫以及至桥梁梁端距离大小对扣件受力有较大影响,参考研究结果选择适当布置方式,可使梯形轨枕对大转角、大梁缝及长悬臂桥梁具有良好适应性。

大跨公轨两用悬索桥主缆线形的参数敏感性分析

以贵州省兴义市马岭河3号特大桥为研究对象,从施工监控的角度,对影响公轨两用悬索桥线形控制的参数进行敏感性分析研究,并选取计算方法、材料、温度、恒载为研究参数,采用解析法与Midas/civil相结合的研究方法。通过计算和分析,得出以下成果及结论:(1)针对本项目,形成了参数敏感性评价表,对各项参数对主缆线形的敏感性进行直观评价,可供本项目的监控工作使用;(2)大跨公轨两用悬索桥主缆线形对线形计算理论的敏感性高,分段悬链线法和节线法计算结果十分接近,计算精度高,能满足本项目的要求;(3)在监控计算中,材料特性、主缆荷载、加劲梁及二期荷载等参数是高敏感性参数,需重点关注;(4)现场监控工作中,温度是高敏感性参数,应重点监测温度场的变化;(5)为提高主缆线形和成桥线形的监控精度,在架设之前,应对材料参数和荷载参数进行准确统计和测定,并及时反馈到监控计算中。

公轨两用钢桁梁斜拉桥合龙监测方案分析

针对大型斜拉桥合龙阶段受力复杂带来的风险,文章以实际工程为例,采用有限元软件建立全桥空间模型,对成桥阶段受力特点进行数值分析,根据数值分析结果对桥塔以及钢桁梁关键构件施工监测点位进行布置,确保成桥状态满足设计要求。

公轨两用大跨度斜拉桥纵向减震体系优化

为研究公路与跨座式单轨交通两用钢桁梁斜拉桥的合理减震约束体系,以牛田洋大桥为工程背景,利用ANSYS建立有限元模型,并采用时域显式降维迭代法,在考虑纵向活动支座动力特性基础上分析纵向无约束、弹性索、粘滞阻尼器及速度锁定装置等4种减震体系的结构静动响应和粘滞阻尼器4种墩塔处布设方案的减震效果,优化粘滞阻尼器参数;分析跨座式单轨交通列车制动力及行车振动对粘滞阻尼器参数的影响,计算粘滞阻尼器行程。研究表明:无约束体系地震位移响应最大,弹性索体系塔底弯矩最大,速度锁定装置体系位移最小但塔底弯矩较大,粘滞阻尼器体系塔底弯矩最小,位移响应较小,耗能作用最好;仅主塔处设置粘滞阻尼器时减震费效比最高,主塔及辅助墩均设置阻尼器时减震效果最优;当阻尼系数c=3500~5000kN·(m/s)-α和速度指数α=0.3~0.5时减震效果较优;大跨径公轨两用钢桁梁斜拉桥可设计合适的支座静摩擦系数抵抗跨座式单轨交通列车的制动力,粘滞阻尼器参数选取可不考虑列车制动的影响;阻尼器速度指数α宜适当取高值,以减少列车过桥时参与工作;粘滞阻尼器行程需按动、静作用分别考虑。

佛山东平水道公轨两用斜拉桥结构设计及关键技术研究

佛山东平水道桥为主跨260 m公轨两用独塔斜拉桥,主桥范围内轨道交通和公路同层布置,桥面布置为双线轨道交通+六车道公路+两侧人行道,桥面总宽46.5 m。主梁采用等高度钢-混凝土混合主梁,主塔采用“A”形,为墩-塔-梁固结体系。对该桥结构形式、设计关键技术和动力性能进行研究,建立斜拉桥整体和局部有限元模型,通过理论分析方法对斜拉桥结构和力学行为进行研究,重点进行全桥静力计算、竖向刚度限值研究、钢桥面板受力分析和剪力滞系数分析。开展节段和全桥模型风洞试验,对该桥进行风-车-线-桥耦合振动分析,保证车辆运行平稳性良好。研究结果表明,该桥刚度、强度、稳定和舒适性均满足规范要求。

水上大跨度公轨双层主梁现浇支架设计

以道庆洲大桥南接线工程为背景,分析了水上公轨两用现浇主梁的施工技术方案,设计了单跨双层加强型贝雷梁支架组合体系,并通过有限元法进行空间结构分析,为双层主梁合理有序施工提供了技术保障,使支架材料等资源配置合理,以达到效益最大化。工程实践表明,所设计的单跨式现浇支架各项技术指标满足规范要求,确保了工程安全高效实施。

鹅公岩轨道专用桥船撞设防标准研究

为了明确鹅公岩轨道专用桥所处的风险等级,并确定桥梁的设防船撞力标准,本文参考《重庆市三峡库区跨江桥梁船撞设计指南》计算桥梁在目前、近期和远期的年碰撞频率和倒塌频率,并与可接受的风险准则进行对比。通过建立桥、船精细化的三维有限元模型,采用动力数值模拟方法计算桥塔在不利撞击工况下的船撞力,从而确定了桥塔的船撞设防标准,为桥梁船撞设计提供技术支撑。

重庆白居寺长江大桥施工控制关键技术

重庆白居寺长江大桥主桥为主跨660 m的公轨两用双塔双索面钢桁梁斜拉桥。桥塔为空间曲线水滴形混凝土结构,采用爬模施工;钢桁梁为带边纵梁的倒梯形截面,利用桥面吊机进行对称悬臂施工。为确保成桥后的各项力学和线形指标满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立主桥施工阶段有限元模型,对塔顶偏位和应力、钢桁梁线形及斜拉索张拉进行施工监控。通过控制塔顶偏位以及关键断面应力,确保了钢桁梁施工中桥塔的安全;通过控制主桁和边纵梁的制造和安装线形,保证了钢桁梁成桥线形的控制精度;通过边、中跨1~5号索同步对称初张、6~20号索分级不对称初张及局部二次调索,提高了斜拉索的施工效率以及索力控制精度。施工监控结果表明:塔顶偏位最大偏差27 mm,钢桁梁线形最大偏差52 mm,斜拉索索力偏差在±5.6%内,均满足设计要求。

超大型钢桁梁步履式顶推+滑块滑移施工受力分析

西安地铁10号线渭河特大桥主桥为主跨300 m的曲线上加劲连续钢桁梁桥,采用公轨合建,双层桥面布置,上部结构采用超大型钢桁梁与曲线加劲弦组合结构。主桥施工时先架设钢桁梁,再施工刚性加劲弦。钢桁梁采用步履式顶推+滑块滑移施工,顶推采用南、北双向同步施工。为保证顶推施工过程中主体结构及临时支撑结构的受力安全,采用MIDAS Gen软件建立主桥有限元模型,采用生死单元法进行施工全过程分析,对钢桁梁承载力、支座反力、合龙阶段落梁变形调整值、合龙阶段温度效应影响、顶推过程中不同步的影响以及瞬时阵风作用下顶推体系承载力进行分析验算。结果表明:钢桁梁的承载力及瞬时阵风作用下顶推体系承载力均满足规范要求;钢桁梁顶推时墩顶最大支座反力取值24000 kN;南侧W05墩与北侧L08临时墩落梁变形调整值分别取-60 mm和-40 mm,以消除合龙口端部下挠变形;以环境温度20℃为参考值,整体升温不超过10℃和上、下弦温度梯度为10℃以内时对合龙影响不大;顶推过程中横、纵向瞬时不同步位移建议分别控制在5 mm和20 mm以内。

铺设无砟轨道的平面折线钢桁结合梁设计及施工关键技术研究

福州道庆洲大桥第5联钢桁梁采用2×84 m平面折线连续钢桁结合梁,主桁采用三角桁,桁宽15 m,桁高9.5 m,标准节间长度12 m,上层采用组合梁结构,通行6车道公路,下层采用整体钢桥面结构,通行双线地铁,轨道采用"钢桥面+减振垫浮置板无砟轨道"结构。本桥位于平曲线上,采用以折代曲的方案进行设计,平面折角为177.617°。设计过程中,对折线钢桁梁的悬臂施工、顶落梁等过程开展研究,阐明折线钢桁梁在悬臂拼装、顶落梁等工况上、下弦杆会发生横向错动和扭转;提出顶落梁过程中内、外侧弦杆不同步起顶,以减小错动变形和减小主桁面外弯矩的方法;折点处钢桁梁结构复杂,采用BIM正向设计方法。

重庆曾家岩嘉陵江大桥的创新亮点

重庆曾家岩嘉陵江大桥采用135+270+135米三跨连续刚性悬索加劲钢桁梁桥,为目前国内外同类型桥梁之最,是悬索加劲钢桁梁桥在城市公轨两用桥梁中的首次应用。该桥地处城市核心区,是连接江北和渝中的过江通道,也是城市道路交通和轨道10号线的过江载体,工程周边高层建筑密集、桥梁结构受力复杂、疲劳问题突出、施工空间受限、运营安全风险高,给设计、施工、管养带来极大的挑战。