开口断面钢-混结合梁悬索桥颤振特性及颤振形态研究

为准确评估开口断面双边箱钢-混结合梁悬索桥颤振性能和多模态参与效应,以典型的钢-混结合梁悬索桥——怀化洞庭溪沅水特大桥为背景,开展风洞模型试验及数值分析。制作加劲梁节段缩尺模型并进行风洞试验,测试原桥梁结构的颤振性能,分析调整阻尼比、采用气动措施及结构措施对结构颤振特性的影响,采用三维和二维两种颤振分析方法分析设置中央扣结构的颤振模态及多模态参与效应。结果表明:该钢-混结合梁悬索桥存在较明显的颤振起振点,且颤振是以扭转为主的弯扭耦合振动,同时其扭转和竖向振动存在较大的相位差(相差近180°);节段模型风洞试验与三维和二维颤振分析一致得到设置中央扣后,频率较高的正对称扭转模态先于反对称模态发生颤振,且三维与二维颤振分析结果相差不大。

大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系研究

为保证已建桥梁发生涡激振动后桥梁结构的安全以及桥上行车和行人安全,提出综合考虑人员舒适性、结构受力和停车线形三方面的大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系。该体系包含9项指标,分别为驾乘人员舒适度、驾乘人员晕动症、行人舒适度(狄克曼指标)、加劲梁强度、加劲梁应力、加劲梁挠度、桥面纵坡、竖曲线半径和停车视距。以武汉鹦鹉洲长江大桥为背景,分别计算了“限速”和“封桥”2个交通管制措施下9项指标对应的涡激振动振幅限值。在此基础上,将9项指标对应的涡激振动振幅限值的最小值作为涡激振动限值建议取值。结果表明:当该桥发生低阶竖弯涡激振动(VS1、VAS1)时,涡激振动的控制因素为加劲梁挠度指标;当大桥发生VAS2模态的竖弯涡激振动时,涡激振动由驾乘人员晕动症指标和行人舒适度指标共同控制;当大桥发生高阶竖弯涡激振动(VAS3、VAS4)时,涡激振动由行人舒适度指标控制。涡激振动控制指标体系及限值标准的计算框架可适用于不同桥型涡激振动限值的计算。

基于节段模型风洞试验的边主梁断面钢-混结合梁悬索桥后颤振特性研究

为研究边主梁断面钢-混结合梁悬索桥后颤振特性,以某三塔四跨边主梁断面钢-混结合梁悬索桥为背景,对1∶60钢-混结合梁缩尺节段模型开展风洞试验,分析其颤振稳定性及后颤振响应特征,并研究结构阻尼、气动措施及阻尼-气动组合措施对钢-混结合梁后颤振响应特征的影响。结果表明:节段模型在负风攻角下颤振稳定性较好,但在正风攻角下易发生后颤振,颤振临界风速较低,极限环振动稳态振幅随风速增大而增大,且增长较快;后颤振响应具有明显的弯扭耦合特征,且竖向振动参与程度随风速增大而增大,耦合振动频率随风速增大而减小,在正风攻角下相位差为10°~40°,在0°风攻角下相位差可以忽略;增加结构阻尼或安装气动措施均能有效提升钢-混结合梁颤振起振和临界风速,其中气动措施的提升效果更显著,且两者控制效果可以叠加。

铁路钢-混结合梁下平联布置形式研究

为提高高速铁路钢-混结合梁的抗扭转性能,采用数值模拟对下平联布置形式进行了研究,建立了双工字形、三工字形和双槽形3种截面形式钢-混结合梁的有限元模型,分析了单线列车偏载作用下梁体扭转引起的轨面不平顺值及两片主梁的位移比,结果表明:(1)双槽形钢-混结合梁抗扭性能较好,不需设置下平联即可满足高速铁路行车要求;(2)工字形钢-混结合梁设置下平联后,抗扭性能得到显著改善;(3)建议200 km/h及以下速度铁路工字型截面钢-混结合梁下平联选择桁式结构的形式,200 km/h以上速度铁路选择混凝土底板的形式。

高震区大跨钢-混结合梁斜拉桥纵向碰撞效应研究

针对西部山区强震作用下斜拉桥主桥与引桥间可能发生的碰撞现象,以西固黄河大桥为工程背景,对地震作用下大跨高墩钢-混结合梁斜拉桥主、引桥梁体之间的碰撞效应进行分析,重点探讨了碰撞效应下主塔、桥墩、主梁与引桥等结构的地震响应,并结合不同的塔-梁连接方式对桥梁纵向布置进行优化设计.结果表明,强震作用下主桥和引桥相邻梁之间易产生碰撞,碰撞效应对桥塔内力、主梁位移的影响不大,但对引桥桥墩内力、梁体位移以及伸缩缝处的相对位移影响较大,引桥桥墩和梁体容易发生破坏;阻尼减震体系不仅可以减小主梁梁端位移,而且可以显著减小主塔及其基础地震响应,是最合理的纵桥向抗震结构体系.

福厦高铁安海湾特大桥无砟轨道钢-混结合梁斜拉桥设计研究

安海湾特大桥是新建铁路福州至厦门高速铁路控制性工程,跨越安海湾,主桥为(40+135+300+135+40)m斜拉桥,半漂浮体系,采用混凝土桥面板与槽形钢箱梁相结合的主梁结构;索塔采用H形混凝土桥塔;主桥铺设含橡胶弹性隔离缓冲垫层的双块式无砟轨道。桥址基岩为弱风化辉绿岩,基础均采用柱桩。安海湾特大桥受力合理,辅助墩区段混凝土桥面板出现的拉应力通过综合采用支座升降法、配置预应力索等综合性措施,经济且有效地避免了混凝土桥面板受拉,显著减小了钢梁底板压应力和钢板厚度。通过与已实施无砟轨道铺设的两座300 m级无砟轨道桥梁对比,可以看出,安海湾特大桥具有良好的铺设无砟轨道条件。安海湾特大桥主桥无砟轨道钢-混结合梁斜拉桥的成功实施,为无砟轨道在大跨度桥梁的铺设提供了又一成功的典范,有利于大跨度无砟轨道桥梁的进一步发展。

一种求解简支钢—混结合梁通用挠度表达式的数学解析方法

钢梁与混凝土板之间的相对滑移,会使结合梁的整体刚度降低,在静力和动力计算时,必须要考虑这种滑移带来的影响。通过直接平衡法对结合梁的基本动力理论进行推导,得到集中荷载作用下结合梁的动力响应表达式;经过一系列的数学变换,使通常只能数值求解的响应表达式满足级数求和条件,以相应的Bernoulli函数和Bernoulli数代入,即可得到集中荷载作用下简支结合梁的通用挠度表达式,此表达式不仅能体现不考虑滑移的单一材料梁的挠度结果,也能反映因滑移引起的附加挠度的影响。把理论分析结果与实测结果进行了对比分析,结果吻合良好。研究结果表明:考虑相对滑移后,结合梁的振动方程形式更为复杂,表现出与普通梁不同的动力特性;在进行结合梁的挠度计算时,本质上可把静力分析结果可看作动力响应的一种特殊形式。

钢-混结合梁斜拉桥中跨合龙施工及敏感性分析

以西固黄河大桥钢-混结合梁斜拉桥为研究背景,介绍了结合梁中跨合龙施工技术,并对合龙状态影响因素进行敏感性分析。西固黄河大桥主梁总体上采用对称悬拼施工工艺,中跨合龙时综合考虑温度、工艺与顶推力等因素,采用了顶推辅助的配切合龙方案。结果分析表明,索力调整与运梁小车能有效进行主梁高程调整,临时锚固的拆除对全桥索力、线形的影响量较小。

福厦高铁泉州湾跨海大桥主桥钢-混结合梁设计

福厦高铁泉州湾跨海大桥主桥采用主跨400m双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥,为半飘浮体系。针对并行公路桥和海湾深水强风环境的建设条件,主梁采用混凝土桥面板+槽形钢箱梁的封闭式箱形结合梁,梁高4.25 m,梁宽21m,标准节段长10.5m。槽形钢箱梁(不含风嘴)采用单箱三室等高截面,底板及纵腹板加劲肋采用直板肋,节段断面连接采用栓焊混合连接方式,索梁锚固采用锚拉板结构。混凝土桥面板标准厚30cm,分块预制,在桥位与钢梁结合。墩(塔)区域的主梁采用浮吊整体吊装,其余梁段利用桥面吊机悬臂吊装。针对海洋大气腐蚀环境,预制桥面板采用C55高性能混凝土,桥面板湿接缝采用粗、细合成纤维混掺的补偿收缩混凝土,钢梁底漆采用石墨烯纳米材料改性鳞片型醇溶无机富锌涂料。

武汉鹦鹉洲长江大桥钢—混结合梁施工技术

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为(200+2×850+200)m的三塔四跨地锚式悬索桥,为解决桥面铺装层易破损、脱离移位的难题,主梁采用钢-混结合梁结构,其上铺装改性沥青SMA铺装层。针对该新型结构设计,钢加劲梁各单元件均提前在专业钢结构加工厂内制造成型,并采用长线法预拼;混凝土桥面板采取工厂预制施工;边跨混凝土桥面板与钢加劲梁结合采取先节段内结合,后节段间结合的二次结合施工技术;中跨混凝土桥面板与钢加劲梁结合采取先节段桥面板临时固定,后分批浇筑湿接缝混凝土的结合施工技术。实践证明,该桥采用的钢-混结合梁施工技术实际应用效果良好。

不同加载龄期钢-混结合梁斜拉桥梁段受力性能研究

由于现有的对湿接缝的不同龄期、施工顺序、施工工艺在桥梁施工质量中的影响研究多数针对混凝土桥梁,对钢-混凝土结合梁斜拉桥梁段体系还没有开展详细的研究和模拟。在此背景下结合工程实例,运用ANSYS有限元分析软件,对不同龄期的湿接缝在结合梁斜拉桥梁段施工中的影响进行系统的研究和计算分析。研究结果表明:缩短湿接缝养护龄期后,钢梁竖向与顺桥向的位移变形分别增大5%和7%,钢梁上表面压应力少量减小,底面拉应力明显增加11.7%;桥面板竖向与顺桥向位移及应力变化幅度较小;横向湿接缝以及横向湿接缝与桥面板连接处更容易发生应力集中和破坏。本文研究成果可为选择合适的施工加载龄期提供指导与参考。

桃河特大桥主跨65m钢—混结合梁施工过程控制

采用虚拟层合板—壳—梁—实体组合单元法对桃河特大桥施工过程进行了有限元仿真分析,并与实测结果进行了对比,得出如下结论:虚拟层合板—壳—梁—实体组合单元法能够以少量的单元精确模拟结合梁的几何细节,避免了结合梁施工过程力学分析中的重复建模、节点耦合等难题;"U"型钢梁在移梁架设过程中各控制截面的实测应力变化较小,架设过程平稳、顺利;各施工阶段钢梁和钢筋混凝土桥面板应力实测值与理论值较为吻合。

高速铁路56~80m跨连续钢-混结合梁方案设计

我国已建成的铁路连续钢-混结合梁桥均在32~50 m跨度范围,国内外时速350 km的梁式钢-混结合梁最大跨度为50 m。为支撑钢-混结合梁在更大跨度铁路连续梁上的应用,开展主跨56、64、80 m的高速铁路连续钢-混结合梁方案设计研究。介绍桥跨布置、截面形式、支点负弯矩区受力性能提高措施、指导性施工方案等总体设计;开展了3种跨度不同截面形式的梁部结构设计,分析各个方案的应力、竖向刚度及车桥动力响应等技术指标;最后从梁高、用钢量和运输条件等方面对各个方案作了综合分析,并给出截面形式选择的建议。形成的系列设计方案和研究成果验证了钢-混结合梁应用于跨度56~80 m高速铁路连续梁的可行性和适用性,可为高速铁路连续钢-混结合梁的设计提供参考。

钢桥、钢—混结合梁桥的发展及其应用实例

简述钢桥及结合梁桥的发展,介绍了钢—混结合梁桥的特点、分类、适用性及经济性比较;详细介绍了德国有代表性的5座钢—混结合梁桥;提出我国桥梁应向钢桥及钢—混结合梁桥发展。

不同预测模型下钢-混结合梁收缩徐变效应对比分析

为选择一种精度较高的混凝土收缩徐变预测模型进行大跨度高速铁路钢-混结合梁结构体系的收缩徐变效应分析,以昌吉赣客专赣州赣江特大桥为背景进行研究。设计钢-混结合梁等效节段模型,开展节段模型施工全过程的收缩徐变效应试验;采用MIDAS FEA建立钢-混结合梁节段的精细化有限元模型,分析5种预测模型(CEB-FIP90模型、ACI209模型、EN1992-2模型、JTG D62-2015模型和JSCE模型)下钢-混结合梁节段的收缩徐变效应,并与实测结果进行对比。结果表明:CEB-FIP90预测模型的计算结果与实测值吻合较好,预测精度较高,可以采用该模型进行钢-混结合梁的收缩徐变效应预测分析。

赤壁长江公路大桥钢-混结合梁施工关键技术

赤壁长江公路大桥主桥为主跨720 m双塔双索面斜拉桥,主梁采用双边箱钢-混结合梁,全长1377.8 m,共分121个梁段。该桥主梁采用双悬臂对称架设方案施工,边跨、中跨同步架设,钢梁杆件及桥面板采用全回转架梁吊机散拼架设。该桥主梁施工中,在墩顶设置三向临时约束,在满足整个架设阶段受力要求的基础上简化了约束设置;起始节段采用墩顶三节段架设,利用160 t浮吊在江侧起吊拼装,向岸侧纵向拖拉,优化了墩旁托架结构及工序;标准节段采用两节段架设循环工序,在2个节段钢梁架设后进行桥面板湿接缝施工,节约了湿接时间,提高了工效;在辅助跨临时墩设置竖向反力调节装置,通过主动施加竖向力抵抗不平衡荷载;主梁合龙时,通过合龙前敏感性分析及三向调整措施,确保主梁安全、快速实现合龙。

京张高铁应急抢修简支钢-混结合梁设计应用

我国高铁常用跨度梁使用量巨大,但既有的铁路抢修钢梁行车限制速度低,已无法适应高速铁路运行的需要。京张高铁官厅水库特大桥32 m简支钢-混结合梁以打造京张智慧高铁为契机,采用高铁应急抢修梁方案,同时通过设置梁侧牛腿和横向限位装置,达到了协调主、引桥横向变形的目的。针对应急抢修简支钢-混结合梁的结构构造、节段组装、主要计算结果、结合梁安装等内容进行详尽介绍,并对其技术特点进行总结。该桥的建成为高铁应急抢修梁的设计与应用积累了一定的经验,并为今后进一步深化高铁应急抢修梁的研究、开展高铁应急抢修梁相关标准设计工作奠定了基础。

钢-混结合梁桥的应用

简述国内外钢-混结合梁桥的发展及分类,对钢-混结合梁桥的适用性及经济性进行比较,详细介绍了德国有代表性的3座钢-混结合梁桥。

钢-混结合梁施工技术

在清澜大桥钢-混结合梁施工过程中,通过不断总结和探索,提出了一系列相应技术措施,较好的解决了钢-混结合梁施工中常见的一些问题,保证了工程质量,方便了现场施工。并总结了钢-混结合梁施工的基本经验,为今后类似工程施工提供借鉴。

跨既有铁路多箱斜交简支钢-混结合梁桥设计

结合昆明新机场专用高速路主线李其村大桥,跨越沪昆铁路和秧田冲岔线的多箱斜交简支钢-混结合梁设计过程,针对其施工方法的选择、结构平面布置和断面形式、结构分析等关键问题进行研究和探讨。详细阐述了钢-混结合梁设计的构造细节,分析比较了单梁杆单元模型、板单元整体模型两种不同计算方法的结果,印证了其计算结果的可靠性。