结合桥梁梁端转角响应的损伤识别研究

基于桥梁转角响应易于获取的特点及桥梁影响线的准静态优势,以桥梁实际影响线精准提取前期研究为基础,提出一种结合桥梁梁端转角响应的损伤识别方法。针对梁式桥,结合实际转角影响线构建损伤定位指标,通过定位指标曲线局部峰值确定损伤位置。依此建立包含损伤信息的基函数,对实际转角影响线进行最小二乘拟合识别曲线系数,实现损伤定量。开展车辆过桥数值仿真研究,在20 m长简支梁模型上设置不同损伤工况,模拟二轴车过桥所致转角响应,考虑行车速度、路面平整度和测试噪声等因素影响,以此进行转角影响线的提取及损伤识别。结果表明,同等情况下损伤程度越大,识别结果偏差越小;相较2处损伤,单处损伤的定位更加准确。开展损伤识别模型试验,在5 m长试验梁不同位置处设置2处损伤,进一步进行损伤定位及定量研究。识别试验梁的损伤位置分别为2.09 m和3.05 m,损伤程度分别为0.31和0.47,均与实际值较为接近。上述研究表明:所构建的未损基函数及损伤基函数包含梁结构完整及损伤特征,结合当前状态下梁端转角响应可实现桥梁的损伤识别;损伤识别结果具备较高精度,可为直接利用梁端转角数据进行桥梁的损伤定位定量提供参考。

大跨度钢桁梁梁端转角超限轨道处置方案研究

针对大跨度钢桁梁梁端转角不满足无砟轨道铺设需求,且既有过渡板方案在工程应用中存在支座调平困难、运营维护工作量大的问题,以一座跨度168m简支钢桁梁为例,基于有限元分析方法结合对既有工程实践的调研与分析,对轨道工程处置方案进行研究。结果表明:梁端转角及悬出长度超限会引起梁缝处桥台一侧第1对扣件的上拔力超过其限值标准,应采取工程措施予以解决;大扣压力扣件方案具有结构简单、便于施工与运营维护等突出优点,在经检算采用大扣压力扣件可以满足解决梁端转角超限问题的前提下应优先采用,但为确保结构的可靠性,应结合扣件系统试验测试及实尺模型试验对工程实践进行验证。

重载铁路无砟轨道单侧梁端转角限值研究

研究目的:桥梁梁端转角将使无砟轨道扣件系统产生附加的上拔力或下压力,从而导致扣件系统失效,因此必须限制桥梁的梁端转角。为研究重载铁路桥梁单侧梁端转角限值,本文建立重载铁路梁端扣件系统受力分析有限元模型,研究梁端转角、梁缝处扣件间距、胶垫刚度、梁端悬出长度对梁端扣件受力的影响,并从限制扣件上拔力不超过弹条扣压力的角度提出不同胶垫刚度、不同悬出长度下的单侧梁端转角限值。研究结论:(1)梁缝处扣件间距对扣件系统受力影响较小,而胶垫刚度和梁端悬出长度对扣件系统受力影响较大;(2)扣件系统胶垫刚度越大、悬出长度越大,梁端转角限值越小;(3)桥梁梁端顺时针转角限值小于逆时针转角限值;(4)具体的梁端转角限值应根据扣件的设计参数确定,并进行检算;(5)本研究结论可为重载铁路无砟轨道结构及桥梁的设计提供参考。

基于改善响应面法钢箱叠合拱桥梁端转角的可靠度分析

基于改善响应面法,结合Matlab与MIDAS CIVIL计算程序,以我国高铁第一座钢箱叠合拱桥哈大高速铁路新开河特大桥为工程背景,计算分析了该桥梁端转角的可靠度.结果表明该桥的转角可靠度符合要求.

减小大跨上承式铁路拱桥梁端转角的有效方法

为减小大跨上承式铁路拱桥梁端转角,提高行车安全性和舒适性,文章提出一种有效方法,即以桥面系为上弦杆,拱肋为下弦杆,在桥面系与拱肋间增设V形腹杆,由此形成一个带多点弹性约束的变高桁架,引入桁式结构承担活载,提高拱桥的整体刚度,进而减小梁端转角。该方法通过适时的体系转换使拱和桁架分阶段承担荷载,整个结构兼具两者的优点。为验证该方法的有效性,修建跨径为10 m的实验桥,通过静载实验,测出梁端转角具体数值;并利用有限元软件建立模型进一步对方法的有效性进行佐证。实验及有限元分析结果表明:结构的梁端转角得到有效减小,且实验值与有限元软件计算值相差较小;在增加用钢量很少的条件下,结构的梁端转角大幅减小;上承式拱桥增设V形腹杆后结构刚度得到大幅度提高,列车静活载在L/4跨处所产生的上挠度几乎为0。

基于应变感知的桥梁梁端转角高精度测试

为推进转角响应数据在桥梁检测评估领域的应用,提出针对梁端转角的高精度动态测试方法,并设计制作相应的转角测试装置。该测试装置连接桥梁底板和桥墩,将未知转角信息依次转换为位移信息和应变信息,通过对应变信号的高精度动态感知来反算测点所在截面相对于桥墩的转角。针对转角测试装置具体参数,分析该装置的量程、灵敏度、工作荷载和理论分辨率,揭示其用于梁端小角度测试的明显优势。利用转角测试装置开展室内试验研究,多次试验的数据分析表明:应变测量值与实际转角值存在明显且稳定的线性关系;装置具有较高的灵敏度,且与理论值接近。试验研究进一步验证了基于应变感知进行梁端转角高精度动态测试的可行性。

梁端转角对轨道结构受力的影响规律分析

建立了梁端转角引起的扣件系统附加力和钢轨附加力的有限元分析模型,探讨了梁端转角下扣件的受力特征及影响因素,并对满足扣件正常工作的梁端转角大小与梁端转角引起的钢轨附加力进行了计算研究,得出了一些有价值的结论。

铜陵公铁两用长江大桥梁端竖向转角控制设计研究

大跨度桥梁梁端转角通常较大,对列车通过的安全性和舒适性有较大影响,应尽可能加以控制。对影响铜陵公铁两用斜拉桥梁端转角的各因素进行了对比分析,分析表明跨度布置尤其是锚跨跨度对梁端总体竖向转角影响最大。对不同的主梁梁端构造进行了研究,最终采用设置纵向加劲隔板的钢箱桥面结构形式,可有效减小梁端局部竖向转角。

市域铁路无砟轨道梁端转角限值研究

无砟轨道与桥梁处于很大的刚性连接状态,梁端微小的转动将会对轨道结构产生较大的影响。以温州市域铁路为例,建立了铺设无砟轨道的35 m简支梁桥梁端转角计算模型,并以扣件最大上拔力作为限值指标,研究了不同梁端悬臂长度下的合理梁端转角限值。研究表明:(1)梁端单侧向下转动方式下扣件系统受力最为不利,是控制梁端转角限值的主要转动方式;(2)梁端向上和向下转动时各扣件受力方向相反,梁缝处扣件承受最大上拔力或压力;(3)梁端悬臂长度越长,扣件受力越不利。

大跨度钢桥梁梁端伸缩装置的设计研究

梁端伸缩装置是大跨度铁路桥梁的重要组成部分,是实现轨道连续性和平顺性的重要设备。现有梁端伸缩装置可以较好的适应伸缩位移小于±600mm、梁端转角小于2‰的工况,但难以满足梁端设计伸缩位移±800mm、竖向转角7.5‰的大跨度钢桥梁使用需要。为保证梁端区域行车安全平稳,创新性的设计出可滑动式过渡板结构梁端伸缩装置,运用ANSYS有限元仿真模拟,检算关键部件结构强度,完成了大跨度钢桥梁梁端伸缩装置的结构设计,解决了大跨度、大梁缝、大转角铁路钢桥梁梁端伸缩装置的设计难题。

梁端位移对无砟轨道扣件系统的影响分析

针对采用小阻力扣件系统的无砟轨道,分析梁端转角、梁端悬臂长度、错台高度、坡道桥梁伸缩等因素对扣件系统的影响,其中扣件间距、坡道上桥梁伸缩的影响较小,而错台高度、梁端转角和胶垫刚度的影响较大,综合考虑竖向荷载、梁端转角、错台等主要因素对扣件系统的受力影响,从限制扣件上拔力不超过弹条扣压力的角度提出了不同胶垫刚度、不同错台高度情况下的梁端转角限值,其中单侧正转角限值大于对称转角限值,对称转角限值大于单侧负转角限值。扣件刚度越大、错台高度越高,梁端转角限值越小,不同的扣件设计参数将有不同的限值要求。

桥上CRTSⅡ型板式轨道梁端高强度挤塑板的合理弹性模量研究

依据梁端CRTS域型板式轨道的结构受力特征，采用梁模拟钢轨、轨道板和底座板，线性弹簧模拟扣件与CA砂浆的弹性作用，采用单向受压弹簧模拟滑动层与挤塑板的支撑作用，建立梁端轨道叠合梁计算模型，分析挤塑板弹性模量对无砟轨道承受轮载以及梁端位移时的受力变化规律。分析表明：由于梁端挤塑板弹性模量相对较低，列车通过时容易引起刚度不平顺、增大轨道受力，应适当提高挤塑板弹性模量；而梁端位移作用时，较大的挤塑板弹性模量则会引起较大的附加弯矩。综合考虑两方面作用，在常用32 m梁上，挤塑板弹性模量在10-0 MPa时，轨道受力状态最佳，其他梁型应根据实际梁端位移适当调整挤塑板弹性模量。

广珠城际轨道交通梁端轨道结构受力变形分析

广珠城际轨道交通是我国第一条设计时速200 km的城际铁路,全线基本以桥梁为主,桥上采用CRTSⅠ型板式无砟轨道,因梁端转角及位移的存在,梁端轨道结构受力及变形均发生变化,通过梁端轨道结构受力变形分析,研究广珠城际梁端转角与梁端轨道结构的适应性,通过建立梁端位移与无砟轨道结构受力和变形相互影响的计算模型,对广珠城际梁端无砟轨道结构进行受力检算,对扣件系统进行受力分析,找出梁端转角对轨道结构形式的影响,为类似工程设计提供经验。

客运专线无碴轨道梁端扣件上拔力研究

针对客运专线无砟轨道梁端转角和竖向相对位移对梁端轨道结构设计的影响,分析了无砟轨道梁端扣件上拔力产生的机理。建立了无砟轨道梁端扣件上拔力计算的有限元模型。分析了梁端转角、竖向相对位移、梁缝处扣件间距、梁端悬出长度、梁高等对扣件上拔力的影响规律,为客运专线梁端无砟轨道结构设计提供理论参考。

广珠城际轨道交通梁端轨道结构受力变形分析

广珠城际轨道交通是我国第一条设计时速200 km的城际铁路,全线基本以桥梁为主,桥上采用CRTS Ⅰ型板式无砟轨道,因梁端转角及位移的存在,梁端轨道结构受力及变形均发生变化。通过梁端轨道结构受力变形分析,研究广珠城际梁端转角与梁端轨道结构的适应性,通过建立梁端位移与无砟轨道结构受力和变形相互影响的计算模型,对广珠城际梁端无砟轨道结构进行受力检算,对扣件系统进行受力分析,找出梁端转角对轨道结构形式的影响,为类似项目的设计提供经验。

基于伺服式倾角仪的桥梁挠度和转角监测技术的研究

由于塌桥事故的不断出现，各国对桥梁健康监测逐步重视起来。桥梁挠度和转角是桥梁常规检测和健康监测的重要内容，是桥梁健康状态评估的重要指标。虽然现在存在多种测试桥梁动挠度的设备，但是都无法用来长期在线监测一些桥梁的动挠度，特别是横跨较宽江面或深峡谷的大跨度桥梁的动挠度。目前由于没有成熟的、高精度的转角仪器可测试梁端转角，主要是基于测试出的挠度来换算出梁端转角，存在较大误差。在此背景下，本论文研究基于伺服式倾角仪来实现在线同时监测桥梁的动挠度和梁端转角。

基于实测温度模式的钢箱梁施工关键技术研究

温度效应对钢箱梁的合理成桥状态有较大影响,相关研究对钢箱梁的设计、施工和运维具有重要的促进作用。首先分析了均匀温差、梯度温差效应,对比了三种梯度温差模式,并依托某连续钢箱梁施工监控项目,计算了不同均匀温差条件下的支座纵桥向位移。结果显示,支座预偏考虑整体位移和相对位移,最后对比了三种不同梯度温差模式下的梁端转角,对梁端转角引起的顶、底板配切量提出了计算式。在系统研究了均匀温差、梯度温差对钢箱梁支座定位、焊缝口合龙的影响后,提出了应对措施,为未来类似项目提供了一定的理论和工程经验。

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。

大跨度钢桥梁端无砟轨道结构受力计算分析研究

大跨度钢梁梁端存在较大伸缩位移、梁端转角时,梁端轨道结构设计采用过渡板式梁端伸缩装置,通过设置过渡板,减小桥梁转角对无砟轨道的影响,设置梁端抬轨装置适应桥梁梁端伸缩位移。结合铜陵江特大桥铺设无砟轨道情况,进行梁端无砟轨道结构受力分析,研究了桥梁变形对无砟轨道受力影响,确定了梁端设置过渡板的必要性。

600 m级四线铁路新型桁架桥力学原理及性能

对铁路桥梁来说,随着跨度的增大会导致桥梁刚度下降及梁端转角超限等问题,限制了超大跨径高速铁路桥梁的发展,为突破此瓶颈,提出了超大跨径新型桁架桥,该结构体系具有良好的力学性能,而且其刚度远超拱桥,特别适用于铁路桥梁。新体系桁架桥在桁架角点处设置刚度很大的斜杆,有效约束主梁线位移,在中部设置双层桁架,在两侧设置三角桁架,从而增强了结构的抗弯能力、刚度及稳定性。此外,该结构体系以钢结构为主,可采用预制拼装的方法,施工方便快捷。阐述了新型桁架桥的结构形式及其力学原理,并利用有限元软件Midas/Civil对650 m新型桁架桥进行分析研究,结果表明:新型桁架桥强度、竖向刚度、梁端转角、稳定性、整体性及动力特性均满足要求,且较传统拱桥具有更好的力学性能。