千米级高速铁路悬索桥静力特性分析

为了准确掌握千米级高速铁路悬索桥在静力荷载作用下的受力特征,结合现场试验和有限元模型,以主跨1092 m的五峰山长江大桥为工程背景,研究特大跨径钢桁梁悬索桥在静力荷载作用下的结构力学行为,揭示不同加载工况下钢桁梁及主塔应力,主缆索股力,桥梁挠度,梁端转角,主塔、支座以及梁端纵向位移,吊索索力的变化特征,综合分析悬索桥的静力特性。研究结果表明:在不同加载工况下,上下游弦杆受力均匀,上下游斜杆受力变化较大;主塔塔柱受力变化较小,实测值与理论值之比在0.70~0.94之间;主缆各索股受力均匀,上下游侧索股应力变化一致,主缆整体受力性能良好;桥梁跨中实测挠跨比为1/530,小于设计挠度比1/487,梁端实测最大转角为0.56‰rad,桥梁竖向刚度较大,满足相关要求;支座纵向位移变化均匀,但受运营初期支座纵向摩阻力及阻尼器的影响,导致荷载较大时,纵向位移变化缓慢,使得理论值大于实测值,梁端位移与支座位移变化一致,桥梁纵向位移变化均匀;主塔塔顶纵向位移、吊索索力变化均匀,实测值与理论值吻合较好。研究成果不仅可为同类型桥梁设计提供借鉴,也可为桥梁后期运维提供“指纹”信息。

考虑加载历史多因素耦合作用下的梁轨相互作用附加力

目前,大多数考虑加载历史的梁轨相互作用研究都集中在梁桥、拱桥以及斜拉桥等桥型上,对于悬索桥上考虑加载历史的梁轨相互作用研究还存在不足,采用理想弹塑性滞回模型模拟道床纵向阻力,建立以五峰山大桥为研究对象的高速铁路大跨度悬索桥梁轨相互作用分析模型,研究多因素耦合作用时加载历史对梁轨相互作用附加力的影响规律,以及往复荷载和循环荷载作用后道床纵向阻力的滞回特性对于梁轨相互作用产生的残余应力及位移的影响规律。分别采用加载历史法和线性叠加法计算温度、挠曲和制动荷载耦合作用下钢轨纵向附加应力,分析往复荷载和循环荷载作用下钢轨内部残余应力和梁轨残余相对位移的分布特点。研究结果表明:在多因素耦合作用下,虽然2种方法的梁轨相互作用附加力分布规律总体趋势保持一致,但是线性叠加法计算结果相较于加载历史法过于保守;钢轨在往复荷载和循环荷载作用下存在明显残余应力且经历过一次循环后其内部的残余应力就能达到收敛的稳定值,这是道床纵向阻力的弹塑性滞回特性决定的;温度因素不管是在多因素耦合作用下还是在往复或者循环荷载作用下对梁轨相互作用附加力的产生都占据主导地位,表明温度作用对考虑加载历史的悬索桥上梁轨相互作用有重要影响。