古金赤水河大桥主桥总体设计

古金赤水河大桥主桥为(83.5+173.5+575+173.5+83.5)m半飘浮体系双塔双索面斜拉桥。主梁采用双边主梁断面钢-混组合梁,由工字钢主梁和混凝土桥面板组成,全宽43.8 m,设置裙板抑制主梁涡振。桥塔为下塔柱内收的A形塔,南、北塔塔高分别为217 m和261 m。由于山区超高桥塔塔墩景观效果欠佳,采用超高塔柱无塔墩方案,桥塔采用嵌岩群桩基础;针对山区桥梁养护不便的情况,索塔锚固采用耐候钢钢锚梁;针对剪力钉在拉拔力作用下承载能力降低问题,采用以开孔板连接件为主的钢-混结合构造实现锚梁牛腿壁板与塔壁连接。斜拉索采用公称直径15.20 mm、标准抗拉强度1860 MPa的钢绞线拉索,全桥共4×23对(184根),空间双索面扇形布置。由于斜拉索锚拉板+外置减振阻尼器景观效果不佳,选用全内置减振阻尼器方案。

双工字钢板组合梁桥的时变体系冗余性评估

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性的影响因素及变化规律,揭示了双工字钢板组合梁桥冗余性不足的内在原因.结果表明:横向刚度和主梁延性是影响钢板组合梁桥体系冗余性的主要因素,横向传力刚度越大,主梁延性越高,则结构体系冗余性越强;与典型多主梁体系相比,双工字钢板组合梁桥的横向传力刚度降低约24%,导致结构冗余度降低约55%;材料劣化引起的主梁延性退化会导致冗余度在寿命周期最大下降约25%.

波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯性能研究

针对波形钢腹板组合板梁桥,为研究负弯矩区关键设计参数和极限抗弯承载能力计算方法,以某三跨波形钢腹板组合板梁桥为背景,采用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区的受力性能,基于参数敏感性分析明确了负弯矩区钢梁设计参数的合理取值范围,揭示了波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯特性,提出适用于波形钢腹板组合板梁桥的负弯矩区抗弯计算方法。结果表明:支点波形钢腹板厚度由抗剪及屈曲强度控制,负弯矩区受压下翼缘板宽厚比不宜大于28,波形钢腹板抗弯贡献仅约5.7%,实际工程中负弯矩区抗弯承载力计算可忽略波形钢腹板影响。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

近断层强震作用下城市组合钢板梁桥RC桥墩震后可修复性研究

为研究近断层地震动作用下城市组合钢板梁桥钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩的震后可修复性,以8度区、Ⅲ类场地的城市组合钢板梁桥为背景,分析在E2水平近断层地震动作用下RC桥墩的残余位移比。采用正交试验设计方法,按现行规范试设计25座典型三跨连续城市组合钢板梁桥样本,采用验证后的有限元建模方法建立全桥动力模型,分析跨径、桥宽和桥墩长细比对RC桥墩残余位移比的影响。并以样本中某3×35 m三跨连续组合钢板梁桥为研究对象,进行有限元模型参数分析,研究RC桥墩设计参数(轴压比、长细比、纵筋配筋率和体积配箍率)对残余位移比的影响。结果表明:组合钢板梁桥跨径、桥宽和桥墩长细比均对RC桥墩残余位移比有明显影响;RC桥墩残余位移比与轴压比和长细比成正比关系,而与纵筋配筋率和箍筋体积配箍率成反比关系;为提高城市组合钢板梁桥在近断层地震动作用下桥墩的可修复性,建议RC桥墩轴压比不超过10%,长细比不超过8,纵筋配筋率取1.5%~2.0%,箍筋体积配箍率取0.6%~1.2%。

双工字钢组合梁桥偏载扭转效应分析及计算

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响,并能准确计算其扭转应力,以淮河特大桥引桥为背景,进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型,结合有限元计算结果,理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和弯曲正应力;研究桥梁跨径、钢主梁高度、桥面板厚度、横梁间距、钢主梁间距等参数对钢主梁扭转效应的影响;提出采用修正系数计算偏载系数及考虑弯扭耦合效应的钢主梁扭转应力简化计算方法,并与有限元结果进行对比。结果表明:偏载作用下钢主梁的纵向正应力大于均布荷载作用,最大超过20 MPa,偏载作用下的扭转效应不能忽略;钢主梁间距对钢主梁翘曲效应影响较大,其余参数影响较小;提出的钢主梁扭转应力简化计算方法与有限元法计算结果偏差较小。

波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥设计参数分析

为明确波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥关键设计参数的合理取值范围,以3×30 m波形钢腹板结合梁桥通用图为研究对象,建立波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁有限元模型进行参数敏感性分析。研究翼缘板宽厚比、波形钢腹板高厚比、横隔板间距及钢梁高跨比等对结构受力性能的影响,并给出关键设计参数合理取值建议。结果表明:波形钢腹板工字钢梁跨中处受压上翼缘板宽厚比小于23、支点处下翼缘板宽厚比小于19时可满足结构稳定性要求;跨中处波形钢腹板高厚比不宜大于265,支点处腹板厚度由抗剪需求控制;波形钢腹板横向刚度大于平钢板,横隔板间距可放宽至支点处翼缘板宽度的35倍;波形钢腹板工字钢结合板梁桥的钢梁高跨比可取1/28~1/18,经济合理高跨比约为1/25。

钢板-混凝土组合梁桥的活载结构效率指数研究

为综合考虑钢板-混凝土组合桥梁的工程经济性和整体刚度,并对其量化评估,引入一种新的评价指标——活载结构效率指数(ILLSI)。该指数结合了桥梁结构的用钢量和活载作用下的挠度。对简支方案和连续方案下的ILLSI计算公式进行了理论推导,并与数值计算结果进行了对比验证。以交通运输部发布的《装配化工字组合梁钢桥通用图》为蓝本,采用ILLSI评价指标分别对双主梁、四主梁、五主梁方案进行评估,提出了ILLSI指数95%的置信区间。结果表明:对于ILLSI指数95%置信区间,在跨径为20~40 m时,双主梁简支方案为77.45~217.38 m·kN^(-1),四主梁简支方案为39.04~120.80 m·kN^(-1),五主梁简支方案为35.27~117.57 m·kN^(-1);在跨径为30~60 m时,双主梁连续方案为101.60~339.93 m·kN^(-1),四主梁连续方案为55.15~174.96 m·kN^(-1),五主梁连续方案为52.94~165.58 m·kN^(-1)。当跨径一定时,双主梁方案的ILLSI指数大于多主梁方案的ILLSI指数,四主梁方案的ILLSI指数略大于五主梁方案的ILLSI指数,但二者相差较小;工字钢-混凝土组合主梁的应力占比随ILLSI指数的增大而减小,且呈幂函数的变化规律;双主梁、四主梁、五主梁简支方案的ILLSI指数95%置信区间所对应的应力占比区间平均值为35%~67%。

南浦溪特大桥主桥设计及受力分析

南浦溪特大桥主桥为计算跨径258 m的上承式钢管混凝土拱桥,主拱矢跨比为1/4.6,拱轴线线形采用悬链线,拱轴系数为1.6。主拱圈分左、右两榀,采用四肢双哑铃型等截面钢管混凝土桁架式拱肋,减少了桁架水平向连接钢管的数量,降低了节点焊接难度。钢管和缀板均灌注C50自密实补偿收缩混凝土,提高了拱肋结构的受力性能和面外稳定性。桥面系采用工字型钢-混凝土组合梁,有效降低了上部结构自重,同时也提高了拱桥的装配化施工程度。结合周边地形和地质条件,将拱座布置在完整的中风化岩层内。采用有限元软件对该桥在施工和运营阶段的静、动力特性进行分析,结果表明该桥结构受力性能满足规范要求,设计合理。

波形钢腹板工字型钢梁的手风琴效应研究

波形钢腹板工字型钢梁由于其手风琴效应,使腹板不承受轴向力。采用波形钢腹板代替普通工字型钢梁的平腹板,充分利用波形钢腹板可以提供较强的面外刚度而消除腹板加劲肋的布置,同时能够提高预应力的施加效率。以波形钢腹板工字型钢梁的手风琴效应为研究对象,提出截面的抗弯刚度折减系数来评价波形钢腹板工字型钢梁的手风琴效应并确定其影响因素。利用有限元软件建立模型梁计算截面抗弯刚度折减系数并分析其影响因素,经理论公式和室内模型试验验证了有限元模型的正确性。

我国公路简支钢板梁桥合理截面的探讨

根据我国道路结构和公路荷载特点,对简支钢板梁桥的横断面布置、主梁截面形式、合理主梁高度和主梁跨径进行分析研究。给出了适合于我国典型道路构造的公路简支钢板梁桥的恒载弯矩和车辆荷载弯矩与跨径关系的近似公式以及应力控制设计的经济梁高和主梁挠度。

车轮荷载作用下双工字钢组合梁桥横桥向焊钉拉拔效应

针对双工字钢组合梁在车轮荷载作用下引起的钢混界面横桥向掀起效应导致焊钉出现拉拔应力的问题展开讨论,为分析此效应对双工字钢组合梁焊钉受力的影响从而为焊钉布置提供参考,对2×35 m双工字钢组合连续梁的焊钉拉拔应力分布规律及影响因素进行了研究。分析了6种采用不同单元类型、焊钉模拟方式、接触关系的ABAQUS有限元模型组合梁钢混界面横桥向掀起效应计算结果,通过对比已有文献中的试验结果,确定了合理的有限元模拟方法。基于此方法,分析了车轮荷载作用位置、加劲肋与横梁设置形式对焊钉拉拔应力沿纵横桥向分布的影响;研究了横梁位置、桥面板厚度与主梁间距比、焊钉横桥向间距对焊钉拉拔应力的影响并讨论了焊钉拉拔应力对各参数的敏感性。结果表明:加劲肋限制了钢梁上翼缘随桥面板变形,导致焊钉产生明显拉拔应力;焊钉应力沿纵桥向衰减速度很快;设置横梁能减小双工字钢组合梁的侧向变形,导致焊钉拉拔应力大幅提高,最多能提高317.97%;焊钉拉拔应力随着桥面板厚度与主梁间距比增大而逐渐减小,随着横梁中心线距钢梁上翼缘距离的增大呈现出先增大、后不变、最后略微减小的趋势,随焊钉横向间距增大出现先增大后减小的现象;各参数中,桥面板厚度与主梁间距比对焊钉拉拔应力数值的影响最为显著;根据焊钉拉拔应力分布规律及影响因素,建议应适当加密双工字钢组合梁加劲肋与横梁附近的焊钉。

泸州河东长江大桥总体设计

为满足地方交通路网衔接和功能需求,泸州河东长江大桥主桥采用主跨520 m的双塔双索面混合梁斜拉桥,全长936 m,桥面总宽28.5 m(不含锚索区),近期按双向4车道布置,远期可改造为双向6车道。主桥中跨采用钢-混结合梁,由工字形钢板边主梁+混凝土桥面板组成,边跨采用π形混凝土边主梁;斜拉索采用平行钢丝斜拉索,斜拉索及其锚具分别采用PVF胶带和氧化聚合型防腐蚀技术进行长效防护,显著增强主桥的耐久性;桥塔采用钢筋混凝土门形塔,塔墩基础采用钻孔灌注桩。主桥边跨混凝土梁采用支架现浇,中跨结合梁采用单悬臂拼装架设。引桥长270 m,为与主桥桥面宽度布置保持一致,采用9孔30 m整幅混凝土连续箱梁。对主桥、引桥结构及混凝土桥面板进行计算分析,结果表明:主桥、引桥的静力和动力性能及桥面板纵、横向受力均满足规范要求。

正弦波形波纹腹板工字型钢板梁的抗剪强度

为研究正弦波形波纹腹板工字型钢板梁的抗剪性能,采用ABAQUS非线性有限元程序,借助于线弹性特征值屈曲分析以及弹塑性剪切屈曲分析(考虑腹板初始缺陷的影响),将典型正弦波形波纹腹板钢板梁的抗剪强度与梯形波纹腹板钢板梁做了对比,并分析了影响正弦波形波纹腹板钢板梁抗剪强度的关键因素。数值分析结果表明,在波长与波幅不变的情形下,正弦波形的抗剪承载力低于梯形形式,在设计中应予以注意;若通过减小波长保证材料用量不变,正弦波形的抗剪承载力与梯形形式相同;正弦波形波纹钢腹板钢板梁的剪切屈曲临界应力随着腹板厚度的增加或波长的减小而显著增大,而腹板高度与波幅均没有显著影响正弦波形波纹钢腹板的剪切屈曲临界应力对初始缺陷的敏感程度。

博士学位论文摘要──中小跨度铁路桥梁横向振动模拟及适应快速行车结构型式的研究

现代社会的进步、经济发展和人民生活水平的提高对交通运输质量 (快速、安全、舒适 )提出了更高的要求 ,为了适应这一需求 ,近年来我国铁路实施了分批分级的提速计划。客运由 10 0ｋｍ·ｈ-1逐步提速到 12 0ｋｍ·ｈ-1、140ｋｍ·ｈ-1、160ｋｍ·ｈ-1、2 0 0ｋｍ·ｈ-1,与此同时 ,货运由 50ｋｍ·ｈ-1逐步提速到 60ｋｍ·ｈ-1、80ｋｍ·ｈ-1、10 0ｋｍ·ｈ-1。并正在实施快速和高速客运专线 ( 2 0 0ｋｍ·ｈ-1～30 0ｋｍ·ｈ-1)的建设。而我国既有线上桥梁大多数为中小跨度 ( 2 0ｍ～ 4 0ｍ)简支ＰＣＴ梁和钢板梁 ,这些过去不同时期建造的桥梁 ,当初设计时列车速度不高 ,当时的规范也未对列车通过桥梁的走行性评定做出规定。在提速中发现空载货车在以大于60ｋｍ·ｈ-1速度通过中小跨度桥梁时 ,桥梁发生了较大的横向谐振 ,特别是上承式钢板梁 ,最大横向振幅达 12ｍｍ。在客车以大于 160ｋｍ·ｈ-1速度通过这些桥梁时 ,横向振幅也大于《桥检规》参考限值。因此 ,如何通过仿真分析再现桥梁动力响应的理论研究 ,如何改造既有线桥梁使之满足提速后列车走行性的要求 ,以及研究适合快速和高速客运的桥梁结构型式 ,是我们今后的长期任务。文章密切结合我国既有线提速和高速铁路建设中的主要课题 。

局部荷载作用下工字形梁腹板的弹性屈曲分析

钢结构工程中经常遇到一定宽度的均布荷载通过翼缘传递到腹板上的情况,这种荷载称为局部荷载。本文对工字形梁腹板在局部荷载作用下的弹性屈曲进行了有限元分析,得到了不同宽度的荷载作用下工字形梁腹板的弹性屈曲系数,着重考虑了翼缘的转动约束对腹板屈曲的影响。通过数据拟合得到了物理意义明确、精度很高的计算公式。

双向弯曲型钢梁截面选择的简化计算

根据文献犤1犦规定和文献犤2犦给出的截面特性,绘出满足稳定性要求的Mx—My关系图,利用图线初选型钢型号,一般不需试算,方法简单、可靠.

阿克苏纺织大桥主桥设计

基于某桥桥址处气候寒冷、有效工期短、上跨铁路线及地震烈度高等特点,设计主桥采用跨径布置为2×140m的独塔双索面结合梁结构,并辅以针对该桥建桥条件和要求的具有主梁轻型化、工程预制化、构件小型化及施工快捷化等特点的结构设计方案和主要施工工法。通过对结构进行计算分析,结果表明该桥静力和动力特性均满足规范要求。

铁路桥梁横向振动模拟及适应快速行车结构型式的研究

针对铁路提速后出现的上承式简支钢板梁桥跨中横向振幅过大的问题,以羊楼司桥(L=32m单跨上承式简支钢板梁桥)为例进行实桥检测和数值模拟,建立车辆、线路、桥梁三者的联合模型,考虑轮轨接触力,应用MSC/DYTRAN大型结构分析程序进行车线桥动力相互作用的仿真分析。研究揭示我国用量最多的C62型货车以70∽80km/h的速度空载通过时,该跨度的钢板梁桥发生横向谐振的机理。此外,用该方法对32m跨长的组合梁结构进行桥梁动力特性及列车走行性分析,表明该结构满足提速货车和高速电动旅客列车走行的要求。研究结果对我国高速铁路桥梁建设和既有桥梁的改造具有积极意义。

曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究

为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致;靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁;加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反;横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。