基于试验数据和位移置信准则的铁路斜拉桥多目标模型修正

提出一种具有相似比例的位移置信准则(DACSP),其与中性轴位置、自振频率联合构建新的目标函数,修正赣江大桥的初始有限元模型。给出DACSP的定义与中性轴位置的计算图示;分别构建传统目标函数与新目标函数,利用NSGA-Ⅱ在修正参数的设计空间内寻找目标函数的协调最优解,对比分析两种目标函数的修正效果。结果表明:相较于传统目标函数,新目标函数的修正效果更好,且物理意义明确;采用新目标函数进行模型修正后,各工况下桥梁变形和应力的计算值与实测值吻合良好,频率的相对误差控制在10%以内。

铁路斜拉桥上动车组制动试验分析

研究目的:在主跨532 m的铁路钢桁梁斜拉桥上开展动车组制动试验(B5级、紧急)及启停试验,以期为研究动车组制动力及其传递特征、车-线-桥动力响应积累数据,并为确定铁路桥梁制动力荷载提供实桥验证和理论分析依据。研究结论:(1)动车组80 km/h紧急制动时车体最大加速度为0.157g、满级牵引时车体最大加速度为0.067g;(2)桥梁下弦杆纵向振幅最大值为0.41 mm、纵向加速度最大值为0.041 m/s^(2);(3)梁端处制动时支座纵向动位移变化明显,最大值为1.62 mm;(4)桥塔处制动时支座纵向动位移为结构整体变形、最大值为5.38 mm;(5)下行和上行侧梁缝、梁缝与支座、支座和阻尼器变形趋势一致,数值接近;(6)梁轨相对纵向动位移和钢轨纵向力小于规范限值;(7)本试验结果可为桥梁设计、运营性能评估提供参考。

大跨度钢桁梁铁路斜拉桥刚度参数敏感性分析

针对某大跨度钢桁梁铁路斜拉桥方案,采用变化结构刚度方法研究梁、索、辅助墩等构件刚度对桥梁结构及行车性能影响。结果表明,增大桁宽能显著增加桥梁横向抗弯刚度,但对车辆走行性影响有限;增加桁高或斜拉索面积能显著提高桥梁竖向基频、降低车桥竖向响应;桥面系对桥梁结构整体刚度贡献不大,对车辆响应影响有限;设置辅助墩可提高斜拉桥竖向刚度、降低车辆竖向加速度及梁端竖向折角等。

大跨度铁路斜拉桥冲击系数的影响因素研究

为研究列车编组等因素对大跨度铁路斜拉桥冲击系数的影响,针对大跨度铁路斜拉桥车致振动的特点,采用车桥耦合振动的方法,探讨了不同列车运营条件对桥梁局部构件的冲击效应的影响。通过自主研发车桥分析软件BANSYS,分析了大跨度铁路斜拉桥的动力响应,讨论了列车编组、轨道不平顺、行车方向和列车类型等因素对斜拉桥各部件冲击系数的影响。研究表明:进行车桥动力计算和现场动力试验时,应尽量采用与实际列车相同或相似的列车编组;列车行车方向不同时,构件同一位置处冲击系数相差较大。

大跨铁路斜拉桥模态特性研究

建立了大跨铁路斜拉桥的三维有限元整桥模型。利用子空间迭代法求解无阻尼自由振动的特征方程。分析计算了整桥频率和有车频率及其振型的变化趋势,模拟计算结果显示各阶有车整桥频率低于相应的无车整桥频率,并且振型也由整桥无车时,垂直面与水平面两个独立平面的振动,演变成有车时,竖向挠曲与横向弯扭的空间藕合,研究了不同停车位置和不同列车长度对斜拉桥的自振频率的影响,随着停车位置的变化,有车整桥频率发生波动,列车进桥、出桥时,整桥频率分别单调下降、上升;列车停于桥中和桥塔处,整桥频率出现驻值点,随着拖车数目的变化,有车整桥频率亦发生变化,一般趋势是:随着拖车数目的增加各阶有车整桥频率将会降低,而其变化趋势不受拖车数目影响。

特大跨度三塔铁路斜拉桥加劲措施的研究

以正在建造中的国内外第1座特大跨度的三塔铁路斜拉桥—蒙华铁路洞庭湖桥为研究背景,采用有限元仿真和模型试验,研究增设塔顶水平加劲索、中塔稳定索和1~3对交叉索对桥梁竖向刚度的增强效果及经济性。结果表明:3种加强措施都能明显地增加桥梁的竖向刚度,只要加大加劲索截面面积,都可将洞庭湖铁路斜拉桥静活载作用下的挠跨比从无加强措施时的1/436降到1/500以下;当将挠跨比降至1/500~1/600间的同一数值时,对于中塔塔顶顺桥向水平位移和中塔塔底弯矩,增设中塔稳定索的效果较增设塔顶水平索好,而增设交叉索效果较差;增设中塔稳定索的经济性远远优于直接增大主桁或桥塔刚度,当增设中塔稳定索将挠跨比从1/436降至1/500~1/600时,增设稳定索增加的材料造价只需要165~646万元,增大主桁所有杆件刚度增加的造价为5883~1 6943万元,增大三塔刚度增加的造价为7 008~22 994万元,单独增大中塔刚度增加的造价为2 975~11 606万元。研究成果已应用于蒙华铁路洞庭湖桥的设计和建造。

行波效应对铁路斜拉桥地震反应的影响

阐述了应用大质量法模拟行波效应的基本原理,推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型及求解方法.以某一实际铁路大跨斜拉桥为工程背景,分析了在不同的视波速下的行波效应对斜拉桥主塔地震反应的影响,并与一致激励下的结果进行了对比.结果表明:行波效应对铁路斜拉桥主塔的地震反应影响较为显著,进行抗震设计时,应重视行波效应对主塔的不利影响.

铁路斜拉桥车激振动非线性分析方法

研究目的:斜拉桥因跨度大,可能在车辆通过时发生较大的变形,致使结构几何非线性效应变得显著。对斜拉桥进行非线性动力分析可以为桥梁结构设计提供更精确的理论依据。针对大跨度斜拉桥的几何非线性特征及铁路桥的特点,建立结构空间动力分析模型.通过模拟机车过桥的全过程,计算在机车通过时斜拉桥的动力响应.研究结论:求出了主跨300m铁路斜拉桥方案在机车通过时线性分析与非线性分析的动力响应结果,给出了结构位移时程曲线。对于大跨度铁路斜拉桥,非线性分析结果与线性分析结果相比,具有明显差别。在大跨度铁路斜拉桥车激振动分析中,考虑结构几何非线性效应是必要的。

基于悬浮体系的大跨度铁路斜拉桥减震控制方案模拟分析

本文提出了基于悬浮体系的大跨度斜拉桥结构减震控制方案。用El Centro波模拟计算了采用非正常使用状态下,斜拉桥悬浮体系的空间动力反应,尤其是控制截面的内力反应,并与其它约束条件下的结构动力反应进行了对比,证实了采用悬浮体系,实现大跨铁路斜拉桥主动减震控制的可行性;进而利用联想记忆智能化混合结构控制算法,进一步优化结构控制效果,通过仿真计算说明了采用该控制算法实施控制的有效性;最后概略介绍了准备实施模拟试验的控制驱动装置方案,给出了本文的小结。

列车制动力对大跨度铁路斜拉桥地震响应影响

以一大跨度铁路斜拉桥为背景,根据高速列车制动模型,获得列车制动力,采用动力时程分析方法,分析列车制动力和地震共同作用及地震单独作用下斜拉桥结构响应,在此基础上,研究列车制动力作用对结构地震响应影响。结果表明,列车制动力作用对地震作用下梁端和塔顶位移影响较塔底剪力和弯矩大。当不设置黏滞阻尼器时,列车制动力对结构地震响应影响不显著;设置黏滞阻尼器后,列车制动力对梁端位移影响显著。

洞庭湖铁路斜拉桥先箱后桁两步施工法研究

针对洞庭湖铁路斜拉桥的结构特点,提出先箱后桁两步拼装的新方法,并对该法提出2个施工方案并进行有限元模拟和对比分析,定量研究箱、桁由于施工不同步引起的变形不协调问题。根据计算结果推荐方案2,该方案能将箱、桁变形的不协调控制在螺栓与螺栓孔间隙的可调范围内,而且可以在桥面上多点分段拼装主桁杆件以加快施工进度。该方案已被成功应用于该桥的施工并取得了很好的效果。

铁路斜拉桥板-桁组合结构主梁及其施工方法

通过分析总结国内外铁路斜拉桥工程实例,提出了适合大跨度铁路斜拉桥受力特点的板-桁组合结构新型主梁,及其便捷的施工方法。新型钢板(箱)-钢桁组合结构,桥面板系统承受斜拉桥主要的轴向压力,钢桁架提供铁路桥梁所需的刚度,截面效能得以充分发挥。组合结构主梁分两阶段成桥,整体板结构整体制造、运输,并在斜拉桥体系中先行吊装成桥,而后在其上拼装钢桁梁构件,使拼装的安全与效率得到极大的提高。

大跨度铁路斜拉桥施工及运营阶段非线性分析

针对大跨度铁路斜拉桥特点,进行了施工及运营阶段的结构空间静力非线性行为分析。分析表明:斜拉索的垂度效应对斜拉索索力影响、空间效应对斜拉桥主要杆件及斜拉索的应力影响较大;考虑非线性后对主桁竖杆及腹杆的应力影响较大,最大压应力和最大拉应力相对差值为-5.58%和-5.18%,对其他杆件的应力影响相对较小,最大压应力相对差值为-1.0%;考虑非线性后的结构变形较不考虑时要大,跨中挠度相差14.2%,塔顶位移相差30%左右;大位移效应和P-Δ效应对结构变形有一定影响,对斜拉索及主桁杆件应力影响较小。

三塔重载铁路斜拉桥箱桁组合梁施工关键技术

洞庭湖特大桥主桥为三塔双索面钢箱钢桁组合梁铁路斜拉桥,钢梁采用适合大跨度三塔重载铁路斜拉桥受力特点的钢箱-钢桁组合新结构。组合结构主梁分两阶段成桥,先架设、合龙钢箱梁,然后在其上面拼装、合龙钢桁梁,钢梁制作安装精度要求高,施工技术难度大。边跨钢箱梁采用多点三向自平衡大行程步履式顶推施工技术,3号、5号墩钢箱梁采用单悬臂拼装,4号墩钢箱梁采用双悬臂对称拼装,顺利实现了箱-桁组合新结构主梁的钢箱梁无配切、钢桁梁无配板合龙。

大跨度铁路斜拉桥地震反应影响分析

针对大跨度铁路斜拉桥特点,结合桥梁结构体系及抗震措施,进行了行波效应、几何非线性、弹性连接刚度及阻尼器减震措施对结构的地震反应影响分析。分析表明:行波效应使主塔控制截面的内力约增大20%;考虑结构的初始内力引起的几何非线性影响后,结构的自振周期约增大3%,对主塔的地震反应影响较小,在设计中可以忽略其影响;塔、梁间的弹性约束刚度大小对结构的地震反应影响较大,其刚度取值为1.0×105k N/m左右时,结构的抗震性能较好;粘滞阻尼器对主塔控制截面的内力及塔顶位移具有显著的减震效果。

PC双线铁路斜拉桥 第二千曲川桥的设计

介绍北陆新干线上,PC双线铁路斜拉桥——第二千曲川桥的设计方案比选、结构形式决定、斜拉索和桥塔的形式,设计采用的规范,材料、荷载组合及荷载系数,列车冲击系数的计算,列车走行的安全性与乘客舒适感分析,斜拉索风致振动的影响,抗震设计,斜拉索抗风设计等。

大跨度铁路斜拉桥极限承载力研究

为了对韩家沱长江铁路大桥的稳定性能进行科学评价,采用同时考虑几何非线性、材料非线性和个别构件极限承载力的全过程分析方法,对韩家沱长江铁路大桥施工及运营阶段进行了极限承载力分析,在采用结构上所有荷载等比例增加的加载方式下,计算结果表明,大桥施工及运营阶段的稳定安全系数均大于2.0,大桥达到极限承载力状态是由处于最不利受力状态的构件进入塑性或发生局部失稳造成的,大桥的稳定安全系数在施工过程中呈现出整体微小下降趋势,每个梁段悬臂施工不同工况下结构的稳定安全系数具有明显波动。

GPS技术在济南市纬六路跨铁路斜拉桥平面控制网测量中的应用

结合济南市纬六路跨铁路斜拉桥测量控制网工程,介绍了利用GPS技术建立平面控制网时的点位选埋、控制网必要精度分析等情况,通过常规测量与GPS测量结果的对比及应用实践表明,利用GPS技术建立高精度短边控制网能够满足斜拉桥的设计和施工要求。

移动荷载作用下大跨度铁路斜拉桥纵向共振机理

列车荷载作用下铁路斜拉桥将在不同方向上发生振动,列车竖向荷载作用下导致的主梁纵向振动将影响道床稳定性和伸缩装置的使用,甚至影响行车安全性和舒适性。采用等效纵向荷载研究移动荷载作用下斜拉桥纵向振动机理,推导纵向共振速度估算公式。以一大跨度铁路斜拉桥为实例,分析了不同速度的移动荷载作用下结构动力响应。结果表明,当移动荷载速度与估算纵向共振速度接近时,移动荷载通过桥梁时的纵向加载频率与桥梁一阶纵向振动频率接近,斜拉桥发生纵向共振现象,主梁和桥塔动力响应显著增大。

超250m级高塔铁路斜拉桥减隔震设计参数影响分析

为了研究西南山区超250 m级高塔大跨铁路斜拉桥抗震约束体系,获得大桥减隔震关键设计参数合理取值范围,以跨径布置(70+208+500+208+70)m的双线铁路钢桁梁斜拉桥为工程背景,采用有限元分析方法,研究大桥地震响应特征,分析塔梁处设置不同纵向弹性刚度时大桥动力特性和结构地震响应规律,探讨黏滞阻尼器设计参数对大桥各关键构件地震响应的影响规律。研究结果表明:这类超250 m级高塔铁路斜拉桥设置黏滞阻尼器是十分有必要的。在塔梁、墩梁位置处同时设置黏滞阻尼器可以有效控制超250 m级高塔铁路斜拉桥的梁端位移,明显改善超高塔自身的地震力分布情况。研究得到的大桥地震响应随黏滞阻尼器设计参数的变化规律,以及适用于超高塔铁路斜拉桥的合理阻尼器设计参数,可为今后类似工程提供参考依据。