某磁浮大跨斜拉桥竖向刚度限值研究

以某磁浮轨道交通(40+80+228+228+80+40)m大跨钢箱梁斜拉桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS和多体动力学软件UM分别建立桥梁和磁浮列车模型。基于车桥耦合振动方法,针对2列磁浮列车相向行驶并在主跨跨中交会的最不利情形,进行列车以不同速度通过桥梁时不同梁高下车桥系统的动力响应及磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值研究。结果表明:磁浮列车的竖向动力响应随车速的增大而显著增大,时速从40 km增大到140 km时,列车竖向动力响应增幅达到120%以上;车体竖向加速度和Sperling指标不是桥梁结构刚度限值的控制因素;磁浮列车的悬浮间隙对梁体刚度变化较为敏感,随着梁体刚度逐步增大,悬浮间隙的波动变小,梁体挠跨比减小约25%,悬浮间隙波动减小幅度达35%,悬浮间隙可作为中低速磁浮大跨桥梁结构刚度限值的控制指标;梁体挠跨比1/3015可作为磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值。

考虑轨道静态变位的简支梁竖向刚度限值研究

研究目的:高速铁路桥梁在徐变、温度、桥墩沉降等作用下会发生多种静态变位,进而影响轨道平顺性与列车走行舒适性和安全性。本文将桥梁静态变位与列车活载下的动态变形统筹考虑以获取简支梁竖向刚度限值,使得列车在一定轨道静态变位的简支梁上具有优良的走行性。研究结论:(1)小于活载挠度的初始桥梁上拱对列车走行性有利,而初始下挠、桥墩不均匀沉降、轨面随机不平顺及过大的初始上拱均为不利因素;(2)规范在桥梁刚度的限值上留有一定富余度,跨度越短、车速越高则对桥梁静态变位的要求越严格;(3)设计时可在预测桥梁静态变位的基础上合理选择桥梁刚度,养护时则可根据当前桥梁的实际刚度和静态变位组合采取整治措施;(4)本研究成果可为铁路桥梁刚度设计、运营维护及规范修订提供参考。

提速线上承式钢板梁桥横向刚度限值分析

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了预防列车脱轨的桥梁横向刚度限值的制定方法。运用此方法,分别制定了提速线32 m和40 m上承式钢板梁的横向刚度限值。对比该限值与新规范限值可知,新规范限值基本上满足预防脱轨与列车平稳运行的要求。

城市轨道交通简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值研究

在考虑不同轨温幅度变化,且不考虑梁端铺设钢轨伸缩调节器的情况下,采用强度指标及变形指标对地铁简支梁桥桥墩纵向水平刚度限值进行研究。结果表明:线路纵向阻力参数、列车制动荷载和轮轨黏着系数对桥墩纵向水平刚度限值的影响较大。在1.8倍列车荷载下,采用0.164摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取100,180 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取150,220 kN/cm。采用0.250摩擦因数时,建议30 m简支梁单双线制动工况下桥墩纵向水平刚度限值分别取250,500 kN/cm;35 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别取300,500 kN/cm。由于该计算结果为理论分析结果,采用的阻力参数、荷载参数等与实际是否相符合还需要进一步验证。

CRTSⅢ型减振板式轨道垫层刚度限值研究

为研究CRTSⅢ型减振板式轨道减振垫层刚度对自密实混凝土耐久性的影响,应用弹性地基梁-实体有限元模型,以减振垫刚度限值为研究对象,考虑列车荷载与正温度梯度共同作用,计算不同垫层刚度下自密实混凝土的拉应力、裂纹分布及宽度、耐久性损伤度。结果表明,随减振垫层刚度减小,自密实混凝土层拉应力、裂纹数量、裂纹宽度及耐久性相对损伤度均逐渐增大;依据自密实混凝土层耐久性要求,得到减振垫层的面刚度下限值为20 MPa/m。

中低速磁浮轨道梁刚度限值初探

收集了各国轮轨系统桥梁规范中的竖向和横向刚度限值及制订思路,结合作用于轨道梁上的车辆荷载采用"当量荷载集度"对各个规范的限值进行对比分析,再根据磁浮车辆与轨道梁相互作用的特性,提出了中低速磁浮轨道梁的竖向和横向刚度限值的建议值。

高速铁路小跨度梁桥墩设计纵向水平刚度限值的探讨

在学习和研究“九五”国家重点科技攻关成果《高速铁路线桥结构与技术条件（标准）的研究》中有关研究报告的基础上，分析论证了高速铁路小跨度梁桥墩设计纵向水平刚度和与之相制约的钢轨制动附加力的关系，概略地给出了跨度为12～32m梁桥墩设计最小纵向水平刚度限值的建议值。

提速线连续钢桁梁桥横向刚度限值分析

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了预防列车脱轨的桥梁横向刚度限值分析方法。运用此方法,制定了提速线3×80 m连续钢桁梁桥横向刚度限值,为修订铁路钢桥设计规范提供参考。

带伸臂桁架结构刚度限值研究

巨柱―伸臂桁架―核心筒结构体系中,伸臂桁架应采用"有限刚度"来弥补结构整体抗侧刚度的不足,尽量减少结构刚度的突变导致的内力激增。本文对伸臂桁架结构进行了罕遇地震作用水平下的弹塑性时程分析,结果表明,伸臂桁架与核心筒的线刚度之比应选择在1.0的范围内,大于该值,伸臂桁架刚度过大,对减小结构的层间位移角作用甚微,反而会造成整体结构刚度突变严重和伸臂桁架设置处的内力剧增;考虑到巨柱对伸臂桁架承载效率的提高作用,巨柱与核心筒的等效刚度比值不宜小于8.0。

高速铁路32 m简支梁墩顶纵向刚度限值研究

为得到高速铁路32 m简支梁墩顶纵向刚度限值,对32 m简支梁无缝线路轨道强度和稳定性进行计算分析,探讨了墩顶纵向刚度限值的影响因素。结果表明,有砟轨道桥梁墩顶的纵向刚度限值为210 k N/cm,有砟轨道桥墩顶纵向刚度限值受梁轨快速位移控制。

高速铁路连续结构桥梁刚度控制限值研究

为使山区高速铁路高墩、大跨结构桥梁满足列车在桥上高速运行的安全性、舒适性要求,桥梁结构应具有一定的刚度。文章选取典型山区高速铁路的高墩、大跨连续结构桥梁,进行车桥耦合动力分析,提出了满足经济、安全及行车舒适性要求的典型桥梁桥墩横向线刚度限值;并进行梁-轨相互影响及分析,分别提出了满足有砟轨道和无砟轨道受力要求的连续梁及连续刚构高墩纵向线刚度控制限值。其结果在贵广、成贵高速铁路的设计中得到了应用,积累了高速铁路高墩结构的设计建造经验。

考虑转换层高度影响的框支剪力墙结构刚度比限值问题及其改进方法研究

为改善现行规范刚度比控制措施及转换层高度限值的不足,保障转换层下部结构弹塑性层间变形不明显高于上部结构,以实现"框支层不过早失效"的破坏机制,框支剪力墙结构设计时可继续沿用规范刚度比控制方法,取消控制效果不佳的转换层高度限值,代之以考虑转换层高度影响的刚度比限值。

带加强层框架-核心筒结构中单伸臂桁架刚度比的合理取值

推导带加强层框架-核心筒结构顶层位移的简化计算公式,提取影响结构顶层位移的刚度比特征参数:伸臂弯曲刚度比i、伸臂剪切刚度比g、外框架柱弯曲刚度比p。采用ETABS软件建立一253.2 m超高层结构模型,研究水平均布荷载和地震作用下结构的侧移、内力与i、g、p的相互关系。研究结果表明,采用刚度比特征参数i、g、p对结构侧向刚度进行优化是合理可行的,p对结构侧向刚度影响最大,其次是g,最小是i,其中i的取值不宜超过0.6,g的取值宜控制在0.9～3.5区段之间,p的取值宜控制在1.3～4.6区段之间。

带加强层高层建筑中加强层刚度的合理取值

参考已有简化理论分析结果,提取出带加强层高层建筑结构顶点侧移的主要影响因素.采用sap2000对带加强层高层建筑进行有限元分析,研究了倒三角形侧向荷载作用下结构侧向刚度、构件内力与加强层伸臂相对刚度及外柱相对刚度的关系.分析了带加强层高层建筑结构在侧向荷载作用下的受力性能,提出在适当加强加强层附近楼层的前提下,通过结构侧移及构件内力与加强层伸臂刚度、外框架柱的刚度等的关系曲线对带加强层结构伸臂刚度取值进行优化,可供此类结构的设计参考.

中低速磁浮变刚度试验钢箱梁结构研究

为探索钢结构桥梁对中低速磁浮的适应性和经济性,开展中低速磁浮采用中等跨度钢桥跨越立交铁路、市政道路等基础性研究,为将来中低速磁浮采用大跨度钢桥跨越大江大河或其他障碍打下基础。本次拟在某中低速磁浮试验线上将原2孔25 m混凝土简支梁改建替换为2孔25 m多功能变刚度试验钢箱梁,开展各项静力和动力性能限值标准研究,同时,采用理论分析及实桥试验验证相结合的方法,突破现行《中低速磁浮交通设计规范》中的相关限值,研究放宽简支梁竖向挠度、梁端转角等限值标准的可行性,获得更加经济合理的中低速磁浮桥梁竖向挠度、梁端转角等刚度限值要求,进一步提高中低速磁浮桥梁的经济性和美观性。

客运专线斜交刚构连续梁桥研究

斜交刚构连续梁桥为一种新的桥梁结构形式,能较好地解决铁路与既有道路斜交问题。重点介绍刚构连续梁桥在国内外高速铁路的发展、应用和研究情况,不同速度目标值车桥耦合动力响应分析结果,以及秦沈客运专线该种桥型动力性能综合试验结论。论述主梁高度、刚壁墩及基础刚度对结构静动力性能的影响,探讨客运专线斜交刚构连续梁桥地基刚度限制合理的设计方法。

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。

客货共线铁路40 m跨度混凝土简支箱梁桥墩设计

在墩顶纵向水平线刚度限值分别取550,1200 kN/cm条件下,对客货共线40 m跨度混凝土简支箱梁桥墩进行设计及检算,从而明确桥墩构造尺寸和配筋的控制条件。结果表明:按墩顶纵向水平线刚度限值取550 kN/cm初步设计得到的桥墩构造尺寸满足桥墩在主力、主力+附加力、主力+断轨力工况作用下的墩身受力检算要求,满足墩顶位移容许值要求;桥墩墩身构造尺寸由墩顶纵向水平线刚度限值控制,配筋由地震力控制;按墩顶纵向水平线刚度限值取1200 kN/cm设计时,在各工况作用下截面合力偏心距、混凝土压应力、墩顶位移均有所减小,但桥墩构造尺寸增大,混凝土、钢筋用量增加。仅通过增加墩身尺寸来满足更大的墩顶纵向水平线刚度限值要求的方案经济性较差。

方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙边框柱刚度研究

钢框架-薄钢板剪力墙竖向边缘构件刚度限值源于经典薄腹梁理论,其仅适用于钢框架,对于方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙,该刚度限值公式不再适用。该文基于薄腹梁理论,提出了方钢管混凝土竖向边缘构件的刚度限值计算公式。构建了不同宽高比和宽厚比分析模型,进行了非线性数值分析,研究了不同柱刚度对方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙力学性能、边框变形和破坏机制的影响。结果表明,按照该文公式设计的方钢管混凝土竖向边缘构件可充分发挥薄钢板剪力墙的结构性能,实现理想的破坏机制。

带加强层超高层结构受力性能研究及设计建议

在已有的简化理论分析结果基础上,对带加强层高层建筑结构进行空间建模,研究了倒三角形和均布侧向荷载作用下结构的顶点位移、框架柱内力与加强层数量、加强层伸臂与内筒线刚度比、外柱与内筒的刚度比的关系。通过一系列数值计算,分析了带加强层高层建筑结构的受力性能,通过侧移及内力与加强层位置、结构构件的刚度比等关系,得出了合理的刚度比取值范围及限值。研究结果可供实际工程参考。