铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段静力试验研究

为研究大跨度铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段的力学性能,以新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥主桥为背景,基于原桥节段有限元模型研究钢-混结合段的应力分布及传力特性,并基于缩尺模型试验对钢-混结合段承载能力、变形性能等进行分析。结果表明:刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段传力较为顺畅,钢-混结合段钢结构、混凝土结构纵向应力横向分布不均匀系数分别为0.72~1.42、0.63~1.31,钢-混结合段内纵向应力横向分布不均匀现象较过渡段更为显著;后承压板在传力过程中起着重要作用,结合段通过后承压板、剪力钉及PBL连接件分别可传递约56.4%、27.4%、16.2%的轴力,钢-混结合段中1.5 m钢格室段及2.5 m伸长段中钢结构分别将28.3%、15.3%的轴力传递给混凝土;结合段在1.8 P(P为设计荷载)作用下仍处于弹性工作状态,具有足够的承载能力,钢、混凝土强度安全系数分别不小于2.7、2.4;钢-混结合段挠度与三次多项式相符较好,变形较为平顺。

高速铁路连续刚构加拱组合结构设计及创新技术——以西延高铁王家河特大桥主桥为例

以西延高铁王家河特大桥为工程背景,首先,对3种混凝土连续刚构组合结构(连续刚构加拱、连续刚构加桁、连续刚构部分斜拉桥)从受力性能、无砟轨道适应性、经济性等方面进行比选,确定连续刚构加拱组合结构为最优方案;其次,阐述连续刚构加拱组合结构设计细节,通过有限元软件对结构的静、动力学性能、抗震性能、车-桥耦合计算分析;再次,对墩、梁、拱结合部位受力情况进行模拟检算,对梁、拱合理刚度分配规律进行总结。主要结论及创新点:(1)桥梁的强度、刚度指标满足规范要求,抗震性能良好、乘车舒适性优良;(2)梁拱结合部位混凝土处于均匀受压状态,局部受力安全可靠;(3)混凝土连续刚构加拱组合结构中拱肋承担活载的比例约占45%,活载有效转化为拱肋的压力和弯矩;(4)提出的高位拱肋单侧竖转施工方法可为类似工程提供参考借鉴。

考虑碰撞效应的近断层区桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系减震措施研究

为了研究和探索合理的减震措施控制桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的地震反应,以1座主跨径为120 m的刚构-连续组合梁桥为研究对象,采用CSIBridge建立考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座桥墩非线性行为的桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系弹塑性动力分析模型。在桥墩和桥台处共设置8种减震方案,分析普通地震波作用下不同方案的减震效果;然后,对比分析相同减震方案在近断层普通地震波和近断层长周期地震波作用下的地震反应。研究结果表明:各方案均能达到预期减震效果,其中采用双曲面球型减震支座(为单一减震装置)的方案减震效果最佳,而增加阻尼器的组合减震方案能进一步优化主桥墩受力。同时,只有在左右桥台处设置黏滞阻尼器的联合减震方案才能有效控制桥台处伸缩缝的碰撞效应。在近断层普通地震波作用下有效的减震方案在近断层脉冲型地震波作用下完全失效,但对减震装置进行参数优化后依然能达到预期减震效果。

大跨铁路混凝土梁矮塔斜拉桥结构体系研究

为研究不同结构体系对大跨铁路混凝土梁矮塔斜拉桥力学性能的影响,并寻求最优的结构体系,以崇凭铁路上金左江双线特大桥为背景,采用MIDAS Civil和ANSYS软件建立主桥有限元模型及车-轨-桥耦合动力学模型,对半飘浮体系、刚构体系、塔梁固结体系和塔梁固结-刚构组合(高墩塔墩梁固结、矮墩纵向设置双排活动支座)体系方案进行比选,分析典型工况下主桥的静、动力特性。结果表明:在列车活载和温度作用下,采用塔梁固结-刚构组合体系的桥梁受力性能良好,采用较小的梁高即可满足桥梁结构的刚度要求;CRH2列车编组通过时不同结构体系的桥梁结构和列车编组的动力响应值均满足要求,考虑温度变形影响时不同结构体系对列车运行的安全性和舒适性的影响较小。基于力学性能计算结果,上金左江双线特大桥主桥最终采用塔梁固结-刚构组合体系。

基于静动力试验的铁路连续刚构-拱桥模型修正

为提升大跨度铁路连续刚构-拱桥有限元模型预测精度,同时针对传统有限元模型修正中只采用全局最优解而忽略可能更接近实际情况的局部最优解问题,提出一种基于距离机制的改进稳态遗传算法(DSSGA),利用实测静动力数据对其初始有限元模型进行模型修正。首先,介绍桥梁基本信息、初始有限元模型和静动力试验及其试验结果;其次,介绍DSSGA算法的理论以及其结合Kriging代理模型的基本修正流程,并通过测试函数验证DSS-GA算法的优化效果;最后,通过灵敏度分析选择待修正结构参数,利用拉丁超立方设计构建Kriging代理模型并检验其精度,利用静力位移、试验模态参数构造目标函数,对该桥进行模型修正。结果表明:与标准稳态遗传算法(SSGA)相比,DSSGA算法能够提供目标函数在搜索域的全局最优解和更多组局部最优解,有效避免SSGA算法角度机制所产生的解集不完整的局限性,且全局最优解的目标函数值更小,具有更高的搜索效率。经过模型修正,所有测点的位移相对误差控制在10%以内,频率相对误差控制在5%以内,修正后模型的预测精度大幅度提升。修正后的模型可作为该桥的基准有限元模型,用于后续桥梁健康监测与状态评估。

合龙及体系转换顺序对多跨刚构-连续组合梁桥影响分析

以长株潭城际铁路湘江特大桥12跨刚构-连续组合梁桥为工程背景,建立有限元分析模型,对5种合龙方案和3种体系转换顺序进行数值模拟,计算该桥竖向位移和底板应力,探讨合龙次序和体系转换顺序对该类桥梁的受力和变形规律,得出宜采用方案1、2或者5的合龙顺序和方案3的体系转换顺序的结论,为同类桥梁设计和施工提供借鉴和参考。

新月形拱-连续梁组合桥梁结构体系试验研究

新月形拱-连续梁组合体系桥梁结合了新型拱结构的造型与拱梁组合体系桥梁的优点,在漳州市九龙江大桥首次应用。采用全桥有机玻璃模型试验对新月拱-连续梁组合体系桥梁的结构体系进行研究,试验共分3个结构体系进行加载试验,分别为新月形拱-连续梁组合结构桥梁、去掉副吊杆和副拱的拱-连续梁组合结构桥梁、去掉新月拱及其吊杆的连续梁结构。通过在荷载作用下的结构反应,新月形拱-连续梁组合体系桥梁受力性能优于连续梁结构和普通的拱梁组合体系,该研究成果可促进新月形拱-连续梁组合结构桥梁体系的推广。

长联多跨不对称刚构-连续梁组合结构设计

成昆铁路毛坪大渡河特大桥采用一联多跨不对称预应力混凝土刚构-连续梁组合结构,全桥孔跨布置为(72+3×128+96+52) m。梁体采用变截面箱梁,其中主、边墩处梁高分别为9.8,7.5 m,等高梁段处为5.4 m;主墩采用双薄壁圆端形墩,墩高均为46 m,与梁结合部位采用固结方式,节省大吨位支座及后期维修养护;为降低温度及混凝土收缩徐变对梁体的影响,边墩采用活动支座;采用有限元程序对主桥进行分析,其一阶竖、横弯的频率分别为0.537,0.590 Hz,各项指标均满足规范要求;以中间向两侧对称合龙的顺序进行施工,经过3次体系转换后形成全桥。

结构参数对刚构——连续组合梁桥动力特性的影响分析

以龙华松花江特大桥的大跨度刚构—连续组合梁桥为研究对象,采用大型有限元分析程序ANSYS建立该桥的空间计算模型。利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的基频与振型,并与动载试验实测基频值进行比较,验证模型分析的正确性。在此基础上改变结构参数重新计算基频,并对结果进行线性回归分析,以此确定各结构参数对刚构—连续组合梁桥的动力特性的影响程度。

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。

刚构-连续组合体系梁桥边跨合龙方案

以东路高架桥边跨合龙段施工工程为背景,采用平面杆系程序对边跨合龙方案由落地支架施工更改为吊架施工的桥梁结构进行了对比分析.研究结果表明,采用不同的边跨合龙方案对主梁在施工阶段、成桥阶段的受力状态影响较小.并对当过渡墩较高或支架需搭设在水中时,采用吊架施工的可行性进行了探讨.

V形支撑连续刚构-连续梁组合体系梁桥设计简介

结合永州宋家洲西大桥施工图设计,介绍了V形支撑连续刚构-连续梁组合体系梁桥的整体设计、梁高确定、受力分析及配筋构造。

高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部受力行为分析

为分析高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部位在施工与运营过程中的应力状态,采用建立施工全过程杆系有限元模型,计算施工及运营阶段内力与位移,同时考虑钢管与管内核心混凝土、管外拱脚混凝土接触面双重滑移效应,建立墩-梁-拱结合部位实体有限元模型并通过现场实测应力验证模型准确性的方法,探究结合部位的钢-混凝土界面滑移规律与空间应力分布状态。研究结果表明:拱肋钢管与拱脚混凝土、核心混凝土间最大相对位移值分别为1.1,1.2 mm,在设计时宜增加隔板或剪力钉以改善钢与混凝土协同受力;结合部位应力基本处于规范限值内,在过人洞处出现应力集中,倒角处最大拉应力达3.81 MPa,可设置必要的构造钢筋抑制斜向裂缝的发展;拱脚顶面混凝土出现应力集中,且远超规范限值,建议将拱脚混凝土替换为钢纤维混凝土。研究结果可为连续刚构-拱组合桥施工安全提供参考。

主跨145m刚构—连续组合体系桥梁施工监控

通过对仁义河特大桥变形、应力等进行测试分析,结合有效的施工控制措施,介绍了大跨径刚构—连续组合体系桥梁的施工监控方法,从而保证了桥梁的施工安全,并使成桥状态趋于最优。阐述的一些经验和方法,为同类型桥梁的施工控制提供借鉴。

预制节段拼装城市高架桥梁结构体系分析

为研究预制节段拼装城市高架桥梁适宜的结构体系,以江西省南昌市洪都大道3×35m预制节段拼装桥梁为背景,通过建立空间杆系有限元模型,分别研究中墩固结、边墩固结的全固结体系和中墩固结、边墩设支座的半固结体系下结构的受力性能。然后在全固结体系下,研究桥墩刚度、预制节段梁龄期对结构受力的影响。研究结果表明:预制节段拼装城市高架桥梁采用中墩固结、边墩设支座的半固结体系具有更好的综合性能;减小桥墩抗推刚度、增加预制节段存梁时间可显著改善结构的受力性能。

对连续刚构体系和刚构的探讨——连续梁组合体系基于合龙顶推改善墩底受力的对比

预应力砼连续刚构桥因其施工简单、造价经济、受力合理、行车舒适等优势迅速发展,但成桥后混凝土收缩、徐变及温度变化将对连续刚构桥主梁和桥墩的变形及内力产生较大影响。结合仙龙潭特大桥工程实例,对刚构-连续梁组合体系和连续刚构体系基于顶推改善墩底受力进行比较。

高墩刚构-连续组合体系梁桥不同合龙次序对成桥后力学性能的影响

高墩刚构-连续组合体系梁桥合龙施工阶段的结构内力变化会因合龙次序不同而有所不同,而且由于高墩刚构-连续组合体系梁桥过渡墩一般较高(≥30m),边跨现浇段一般采用吊架或托架施工,这与传统的落地支架施工现浇段在结构内力变化上也有差异。文中针对高墩刚构-连续组合梁桥的桥型特点,阐述了不同合龙次序下产生次内力的影响因素,比较分析了湖南永州市东路高架桥这一高墩刚构-连续组合梁桥在不同合龙次序下的应力、挠度情况。结果表明,采用不同的合龙次序虽然都是可行的,但应结合桥梁的结构受力特点及现场施工情况确定该类桥型的最佳合龙次序,这样才能在确保桥梁施工质量和安全的前提下提高施工效率。

大跨连续-刚构组合体系桥梁长期下挠影响因素分析与防治措施

研究大跨径连续-刚构组合体系桥梁的长期下挠问题时,对跨中下挠的精确理论预测较为困难,一是因为影响因素众多,二是由于下挠是长期效应。文中以长沙湘府路湘江大桥为工程背景,采用有限元方法,对各影响因素进行分析计算,主要包括预应力损失、结构刚度的降低、徐变收缩、温度变化等,并根据理论计算结果提出相应的防治措施。

墩高受限时装配式组合连续刚构桥墩梁固结构造及性能研究

针对桥墩高度有限的装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥,为尽量减少墩底出现水平力,在分析结构构造特点和各施工阶段受力行为的基础上,提出了适应于矮墩的墩梁固结构造:利用钢牛腿和墩顶预埋钢板传递施工阶段和运营阶段竖向力;利用抗推挡块抵抗运营阶段水平力,并通过预埋于墩顶钢板下的群钉传递此水平力;利用精轧螺纹钢筋作为安全措施抵抗意外情况下出现的边中跨不平衡拉拔力,保证桥梁安全受力。以实体工程为例,通过有限元方法建立全桥分析模型,分析了桥墩从施工到成桥的力学行为,同时对挡块预埋件式墩梁固结构造进行精细化建模分析。结果表明:与传统的墩梁固结方式相比,该构造可明显降低墩底拉应力,优化墩高受限时钢桁-混凝土组合连续钢构桥墩受力性能,可为桁架连续刚构桥提供参考。

五跨连续—刚构组合体系桥的合龙顺序对成桥状态的影响分析

结合柬埔寨洞里萨河大桥的实例,采用有限元方法计算了典型的五跨连续-刚构组合体系梁桥在四种不同合龙顺序下的受力情况,综合比较了采用四种不同的合龙顺序时,成桥阶段的内力和位移。结果表明:施工的合龙顺序对五跨连续-刚构组合体系桥的成桥受力状态及位移有很大影响。