不同桥面刚度下桥梁结构的动力响应分析

桥梁在运营过程中,经常发生桥面铺装层破坏、剥落造成桥面板刚度发生变化。该文以一钢桁架桥为研究对象,通过有限元模拟分析在桥面刚度发生变化时,桥梁结构在车辆荷载激励下的随机响应。分析结果可为桥梁结构在桥面板刚度设计和加固维修方面提供一些建议。

桥面铺装层刚度对简支空心板桥竖向基频的影响

混凝土桥面铺装层对简支空心板桥竖向基频的影响主要来源于铺装层的质量和刚度贡献,其中刚度又分为纵向刚度和横向刚度。传统分析模型中一般仅考虑铺装层的质量贡献,而结构在质量相同的情况下,刚度越大、竖向基频越大。为探讨铺装层刚度对简支空心板桥竖向基频的影响,提出了3种有限元动力计算模型。通过大量的统计分析,系统研究了不同铺装层厚度对不同标准跨径的正、斜交简支空心板桥竖向基频的影响规律。结果表明:铺装层刚度对简支空心板桥的竖向基频影响显著,基频变化率在14%~29%,建议空心板桥自振频率评定时应考虑铺装层刚度贡献,否则将高估结构的受力性能。在建立动力计算模型时,正交空心板桥既可建立单板模型,也可建立梁格模型,斜交空心板桥应建立梁格模型。

钢桥面铺装FRP性能及工程应用

桥面系刚度过低易导致钢桥面铺装早期破坏,采用纤维增强复合材料(FRP)能够有效改善桥面系刚度或降低铺装厚度。文中复合梁疲劳试验结果表明,FRP铺装容易产生脱层现象,疲劳寿命不到100万次;分析江阴长江大桥FRP试验段通车仅2个月就发生崩溃性破坏的原因,FRP型材之间及与钢板之间难以连接紧密是主因。

高速铁路斜拉桥钢-混组合箱梁受力及变形性能试验研究

为研究设计速度350 km/h高速铁路斜拉桥钢-混组合箱梁的受力特性与桥面变形性能,采用Ansys软件建立赣江特大桥3个梁段的有限元模型,分析其应力分布特性;以应力等效的原则优化设计出相似比为1∶3的全截面静载试验模型并开展受力传力及桥面变形特性研究。结果表明:钢-混组合箱梁在轴力及弯矩最不利荷载组合工况下,混凝土桥面板、钢梁最大压应力分别为8.36、107.2 MPa;其中钢主梁顶板与底板应力值较高,为受力关键区域;实测应力值与原桥理论值相符良好;混凝土桥面板与钢主梁顶板之间无明显滑移发生。沿纵桥向轴力传力中,钢主梁传递轴力由35.35%增加到52.26%,混凝土桥面板传递轴力由64.65%降低至47.74%。竖向单线1.0倍ZK荷载加载及双线交替增加至1.6倍时,主梁两侧高差均小于0.5 mm,小于轨道2 mm/5 m(3 m)的高低(扭曲)精度要求;在双线ZK列车竖向荷载下,纵横向挠度均呈正弦波分布,节间挠跨比分别为1/2631、1/2123,小于规范规定的1/1600。高速铁路钢-混组合箱梁具有良好的受力与变形性能。