公铁两用大跨度斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性研究

高速铁路大跨度斜拉桥结构变形受其复杂服役环境影响显著,而无砟轨道对工后变形的调整能力有限,因此大跨度斜拉桥的复杂变形条件将直接影响其上无砟轨道结构的适应性。以沪渝蓉高铁长江北支公铁两用大跨度斜拉桥应用无砟轨道为工程背景,建立无砟轨道-大跨度斜拉桥一体化精细空间有限元模型,分析铁路、公路以及温度等多种荷载联合作用下大跨度斜拉桥-无砟轨道体系平顺性、无缝线路稳定性和无砟轨道层间变形协调性,从而对大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性开展深入研究。结果表明:在运营荷载及温度荷载最不利组合作用下,大跨度斜拉桥主梁线形平顺,变形平缓,桥梁整体刚度较好,桥上无砟轨道几何形位可以满足静态验收标准;大跨度斜拉桥上无缝线路的强度和稳定性满足要求,扣件工作性能良好,钢轨伸缩调节器的设置可有效释放梁端钢轨的纵向应力;无砟轨道层间设置橡胶隔离层且不跨主梁桁架节间的布置方式可提高大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形协调性能,使得桥上无砟轨道层间始终处于受压状态,达到“隔而不离”的桥上轨道层间理想服役状态;大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性良好。本文研究成果可为公铁两用大跨度钢桁梁斜拉桥上无砟轨道的应用提供技术参考。

大跨度斜拉桥模态参数长期追踪及其变异性分析

为了丰富大跨度斜拉桥模态参数的实测数据库,依托苏通大桥结构健康监测系统采集的数据,采用所建立的模态自动识别和追踪方法,获取了2010年期间该桥的模态参数值,并据此分析了在温度和风速作用下桥梁模态参数的变异性。研究结果表明,大桥主梁模态频率的变化受温度和风速共同影响,随着温度的升高而降低,随着风速的升高而增加。大桥主梁模态阻尼比的变异性显著大于模态频率,低风速下主梁一阶侧弯阻尼比在0.5%~15%之间波动,风速大于9 m/s时逐渐降低并稳定在2%左右。大桥主梁前四阶竖弯阻尼比受气动阻尼的影响较大,在风速较小时随着风速的增加略有增加。研究结果可为大桥的服役性能评估与运营管理提供参考。

西安城市展示中心长悬挑、大跨度钢结构设计

西安城市展示中心由南馆、北馆和连桥组成,其中南馆悬挑长度62m,连桥跨度150m。结合建筑方案特点,南馆与连桥采用整层钢桁架结构体系,结构布置与建筑形态高度契合。介绍了南馆、连桥、穹顶、屋面等位置的结构布置情况,明确了超限项和抗震性能目标,对于多杆件复杂交汇钢节点进行有限元分析。针对南馆、连桥屋楼盖振动舒适度不足,设计布置了调谐质量阻尼器(TMD),实测减振效果显著。对连桥提升过程进行施工模拟,结果表明该过程增加了连桥挠度,需要考虑提前起拱。对超长连体结构温度和地震行波效应进行分析,根据结果对连桥楼板配筋和局部框架柱进行了加强。大震弹塑性分析与防连续倒塌分析结果表明,结构满足“大震不倒”的性能目标,结构冗余度较高,具有良好的防连续倒塌能力。

大跨度钢桁架结构卸载模拟及监测技术研究

以江苏省盐城黄淮湿地博物馆钢桁架结构卸载施工为背景,旨在通过有限元技术及基于多传感器融合的现场监测技术研究大跨度桁架结构卸载施工关键技术。研究结果表明:有限元计算结果能够获取卸载施工过程中的关键要素,为后续监测方案的设计提供参考。后续的监测结果表明,有限元方法对位移的计算结果可靠性要高于应力,与实际情况更加接近;基于多传感器融合的监测方法能够提高监测结果的准确性和远程监控效果,为桁架结构的安全性和可靠性提供了有力支撑。研究结果可为大跨度钢结构建筑的施工提供参考。

超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明:(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%~50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。

大跨度铁路桥附属构件对不同宽高比矩形断面涡振性能的影响

在已建成的大跨度鳊鱼洲长江大桥原设计宽高比为6.7∶1的四线铁路桥矩形箱型主梁断面的基础上,通过调整断面宽高比,设计宽高比为4∶1的二线铁路和宽高比为9∶1的六线铁路桥矩形箱梁断面。通过节段模型风洞试验,在0°,±3°和±5°风攻角的均匀来流下,对以上3种常用二线、四线和六线铁路桥矩形箱梁断面与对应相同宽高比纯矩形断面之间的涡振特性关系,以及铁路桥附属构件对不同宽高比矩形断面涡振性能的影响进行研究。结果表明:在宽高比分别为4∶1和6.7∶1的矩形断面上布置铁路桥附属构件能增大断面在负风攻角下的涡振振幅,在-5°风攻角下竖向涡振振幅增大率高达277.5%,但对正风攻角下的涡振响应起到一定的抑制作用,而在宽高比为9∶1的矩形断面布置六线铁路桥附属构件则能明显增大该断面在各风攻角下的涡振振幅,其扭转涡振振幅增大率均在48.3%以上;铁路桥附属构件对矩形断面涡振性能的降低作用随着断面宽高比的增大而提升,针对气动外形较钝的二线和四线铁路桥箱梁,可参考相似宽高比矩形断面涡振特性,并重点考察箱梁在负风攻角下的涡振响应,而针对宽高比较大的六线铁路桥箱梁,由于附属构件影响较大,参考相似宽高比矩形断面涡振特性的意义较小,均应详细研究其在各风攻角下的涡振性能。

基于大跨度拱棚湍流结构演化的棚型优化

大跨度拱棚在园艺设施中应用日益广泛,跨度、高度增加会加大棚内空间,但风温性能与时空演化更为复杂。为探明大跨度拱棚湍流结构演化规律并进行棚型优化,该研究以生产中常用的20 m跨度宜机化拱棚为主要对象,建立融合设施结构与番茄植株气动特征的多场耦合仿真分析模型,并开展示范工程应用。结果表明:大跨度拱棚存在湍流现象,断面涡流多呈双旋涡特征;棚的脊高越低,温度、气流分布均匀性越差,通风效率虽较高但换气率较低;风温分布均匀性会伴随拱棚高度增加变优,但太高时因热压通风演化为主通风方式,风压通风效能会明显下降;针对20 m大跨度拱棚,脊高6.0~6.5 m时构型较优,兼顾经济性、安全性等因素脊高取6.0 m更优。通过示范工程验证了模型的可靠性,为同类园艺设施结构构型优化提供了高效可靠手段。

预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

基于无人机及YOLOX视觉算法的大跨度钢结构吊装过程位移监测

在大跨度钢结构吊装施工过程中,节点位移及结构变形关系到吊装施工的安全和质量。对于传统接触式监测方法存在的耗时、耗力且维护费用高等问题,提出了一种以无人机为载体的非接触式监测方式。首先,针对大跨度钢结构吊装过程中无人机近距采集视角受限的问题,采用Harris图像拼接算法进行全景拼接,并与图像加权融合相结合,消除图像拼接中产生的不利光标及拼接缝,实现整体、高精度的大跨度结构图像的无缝拼接;其次,采用加入卷积块注意力机制(convolutional block attention module, CBAM)的YOLOX视觉算法解决复杂背景下不同像素面积的小目标图像识别、坐标提取和位移监测;最后,对四种不同检测模型进行对比评估,并通过对比实验室不同工况试验和实际工程验证该方法在施工环境下对大跨度钢结构测点位移监测的可行性。试验结果表明,加入CBAM注意力机制的YOLOX检测模型的平均精度及置信度均优于其他三种网络模型,且视觉识别的位移信息与Leica全站仪的误差均在亚毫米级内,满足实际工程精度的要求,实现了复杂背景下的小目标位移监测,具备较高的经济效益和广泛的应用前景。

大跨度双层甲板在轴压载荷下的稳定性研究

针对大跨度双层甲板缩尺模型设计并开展了单轴压缩试验,分析了缩尺模型的极限承载力以及结构的崩溃特性.计及初始缺陷的影响建立数值仿真模型,将试验结果与仿真结果进行对比,分析了双层甲板模型在轴压载荷作用下的稳定性及极限承载特性.结果表明:文中研究的双层甲板缩尺模型的失效模式主要是板格屈曲变形,仿真计算得到的模型应力分布情况与试验测量的结果也基本吻合.

大跨度木结构蒙古包的设计与工程实践

在我国“双碳”目标的实现和新时代中国民族建筑复兴的背景下,木结构建筑市场再次兴起。在原民族建筑文化内涵的基础上对结构进行创新,以满足现代市场的需求已成为新的研究方向。本文针对希拉穆仁草原景区设计了一座大跨度蒙古包,在不改变建筑材料的基础上,采用木网壳结构体系对传统建筑结构进行创新与优化,其最大跨度为23.5 m,最大高度为11.5 m,且整体结构稳定。在此基础上,利用有限元软件进行建模,对可能出现的各种工况进行静力计算和屈曲分析,验证了该结构的可靠性。本研究对我国大跨度木结构的发展和传统木结构建筑的创新具有重要的借鉴意义。

大跨度桥梁超低频调谐液体质量阻尼器研发及应用

大跨度桥梁在运营过程中易发生较为明显的超低频振动问题,采用调谐质量阻尼器(TMD)进行控制时,由于箱梁内部空间有限,常规TMD在结构上无法满足要求。基于此,提出一种基于浮力和流固耦合作用的超低频调谐液体质量阻尼器(TLMD)。为研究TLMD对结构的阻尼减振效果,进行模型试验,分析安装TLMD前、后主结构加速度幅值和阻尼比;将该新型超低频TLMD在贵州龙里河大桥上进行实桥应用,测试主梁频率特性和阻尼比。模型试验及实桥应用结果表明:TLMD减振技术可实现0.283 Hz乃至更低频率的超低频阻尼减振;采取TLMD控制后,模型试验主结构的阻尼比从0.038%提高至2.2%,主结构的加速度幅值从减振前的0.41 m/s2降低至0.01 m/s2;贵州龙里河大桥超低频TLMD当采用0.31%的质量比时,主梁一阶竖弯模态实测阻尼比从0.20%提高至0.82%,阻尼比提高了3.1倍。超低频TLMD参数稳定、性能可靠,有效降低了阻尼器的安装高度,显著提升了结构阻尼比,增强了桥梁的抗风性能。

大跨度空间非等间距喷口送风空调设计方法

针对大跨度空间负荷分布不均匀的情况,在传统射流公式法的基础上,提出了一种非等间距布置喷口的送风设计方案。结合某酒店多功能厅案例,阐述了如何根据房间负荷分布特点进行喷口的非等间距设计,并利用CFD软件对空调区温度场、速度场及热舒适性指标(PMV、PPD、DR(吹风感造成的不满意度))进行了模拟。结果表明,该方案取得了明显的改进效果,同时也验证了非等间距喷口送风设计方法的可行性。

大跨度钢结构预应力拉索动态监测方法及应用

以河湖治理研究基地项目太湖试验厅工程大跨度空间预应力拉索钢结构为例,采用磁通量索力测试方法对结构索体索力进行了测量及动态监测,指导现场预应力张拉施工,并与预应力拉索有限元模拟索力进行对比分析,复核有限元模拟和实测索力偏差是否在可控范围内,对索力进行安全复核和预应力损失复核。该方法可适用于各种大跨度结构的索力监测。

大跨度展馆超限结构数字化交付平台设计与实现——以南充国际会展中心项目为例

大跨度展馆工程造型奇特,容易导致结构设计出现不规则和超限的情况。大跨度展馆超限结构,由于其设计参数超出规范,结构变形性能有所下降,往往也更容易存在不安全因素,影响展馆运维阶段的安全使用。针对大跨度展馆的这些问题,通过数字化交付平台框架、功能和界面设计并通过代码编译进行实现,解决传统交付方式中交付信息分散、无序、复用率低,难以根据变形性能适应运维阶段使用等问题。通过大跨度展馆超限结构数字化交付平台设计及应用,能实现数据的统一存储和信息交付的完整性、规范性,在竣工验收备案、城建档案归档和物业运维中实现数据的快速查看和调用。

滑道不平顺对大跨度桥梁转体动力性能影响研究

滑道是转体桥梁的关键部件,滑道不平顺将直接影响转体过程中桥梁的安全与稳定。为研究滑道不平顺对大跨度转体桥梁的动力性能影响规律及其合理取值问题,基于某大跨度跨线桥梁转体施工现场实时监测并结合数值模拟分析方法,开展不同程度条件下滑道不平顺对转体桥梁关键部位受力、变形、振动等动力响应影响研究。研究结果表明:实测转体桥梁滑道不平顺差异性较大,其数值介于0~15 mm之间,滑道不平顺的存在会导致转体桥梁单侧发生较小程度的倾斜;转体过程中,滑道不平顺差异变化速率与转体箱梁梁端振动响应成正比关系,其变化速率越大,梁端振动越剧烈,且环形滑道不平顺的数值差异也引起转体桥梁端振动响应不一致;0,5,10,15,20 mm和22 mm六种滑道不平顺条件下,转体桥梁主梁线形、撑脚应力、梁端竖向加速度和梁端动挠度整体表现为随着滑道不平顺数值增加而逐渐增大的趋势;滑道不平顺数值超过15 mm后,撑脚应力和桥梁振动响应明显增大,桥梁安全与稳定性降低,建议将转体桥梁滑道不平顺安全控制值确定为≤15 mm,以供类似转体桥梁结构参考使用。

城市轨道交通大跨度桥梁轮轨噪声实测与分析

为探究城市轨道列车通过大跨度桥梁时的轮轨噪声特性,以重庆轨道交通6号线东水门长江大桥以及环线朝天门长江大桥为研究对象,采集列车通过大桥时的噪声实测数据,分析比较噪声频谱特性与能量特性,并总结规律。结果表明:大跨度桥上轨道列车产生的轮轨噪声呈现宽频特征,声压级频谱曲线呈现“中间高、两边低”的趋势;钢桁系杆结构的拱桥噪声峰值集中于800 Hz处,并且结构噪声在63~80 Hz范围内产生了一个相对峰值,而钢桁架梁斜拉桥的噪声峰值所在的频段更高;三跨连续钢桁系杆拱桥的噪声频谱宽、幅值大,其噪声远大于钢桁架梁斜拉桥,中高频段范围的轮轨噪声尤为显著。

某工程浅埋大跨度地下厂房围岩块体稳定性分析

通过块体理论对某水电站工程浅埋大跨度地下厂房围岩进行块体稳定性分析,结果表明不稳定块体主要分布于顶拱部位,地下水对块体稳定影响较大;随着地震动参数的增加,块体安全系数会随之降低,但降幅不大;地应力对顶拱块体稳定性影响较大;喷混凝土与锚杆相结合的支护措施对不稳定块体加固效果较好。

创新赋能大跨度公路隧道建设

“大跨度公路隧道支护理论与设计施工关键技术”项目研究,创新了大跨度公路隧道支护理论,创建了大跨度公路隧道结构设计方法,提出了大跨度公路隧道施工技术,形成了系统完整的大跨度公路隧道支护理论与设计施工关键技术体系。研究成果达到国际领先水平,填补了现行规范的空白,实现了大跨度公路隧道修建技术的重大突破,对大跨度公路隧道建设有引领和示范作用。

运营城际铁路大跨度连续梁竖向挠度监测探讨

针对城际铁路大跨度连续梁在运营期病害整治过程中原有桥面监测点无法正常观测,以及常规水准测量无法实施的问题,本文提出了一种利用连续梁通风孔布设监测标志,采用高精度智能全站仪三角高程法采集监测数据进行运营城际铁路大跨度连续梁竖向挠度监测的方法。经某城际铁路大跨度连续梁运维加固整治期间竖向挠度监测试验验证,该方法监测点布设简便,监测效率高,能够在不中断列车运营的情况下,准确测量运维整治期间连续梁竖向挠度的变化情况,为连续梁运维加固提供了可靠的监测信息。