铁路下承式连续钢桁梁桥静动力性能评估

成昆铁路复线完工后,部分老线区段将并入复线,并开行时速为160 km的动车组。为评估老线中典型桥梁在开行动车组后的服役性能,通过数值仿真及现场静动力荷载试验的方式,对某3×64 m连续钢桁梁桥的静力及动力性能进行检测与评估。研究表明,静力荷载作用下,主桁杆件最大轴向拉、压应力分别为143.1,175.4 MPa,均小于容许应力240 MPa,结构具有足够的强度安全储备。第34、35、36孔挠跨比分别为1/1 756、1/1 940、1/1 732,均小于规范规定的1/1 250,表明该桥具备通行动车组的刚度条件。各工况下活动支座纵向位移最大值为3.195 mm,小于支座纵向位移允许限值,表明各活动支座工作状态良好。动荷载作用下,主梁振型、自振频率与既有检定结果差异不大,且均小于理论计算值。主梁跨中竖向加速度、主梁跨中横向加速度、桥墩横向振幅及活动支座横向变形均满足规范要求,表明该钢桁梁桥主梁、桥墩及支座等主要组成部分的技术指标均满足行车要求。

无应力状态法在半穿式连续钢桁架桥设计和施工中的应用

盐城市盐渎路大桥主桥是超大宽度的半穿式连续钢桁架结构,受力复杂,构件繁多,该桥在设计和施工中运用无应力状态法,成桥后获得了与设计目标相一致的内力和线形。文章首先介绍了桥梁概况,然后概述了无应力状态法,在此基础上进行了桥梁无应力构形的确定,最后提出了桥梁施工方法,以供参考。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

盐渎大桥主桥结构设计与受力分析

盐城市盐渎大桥主桥为(60.9+105+60.9)m半穿式连续钢桁架结构,桥宽50.5 m。文章介绍了该桥的总体设计、结构设计、静力分析及架设方案,分析得到两片桁的半穿式钢桁架桥型方案较好地解决了超宽桥梁的景观协调性问题;主桁的面内、面外弯矩效应较大是结构受力的一大特点;主桁竖向、横向刚度较大,整体稳定性较好;应用基于无应力状态法的架设方案使结构成桥内力和线形与设计目标一致。

南通深南路大桥工程总体设计研究

南通深南路大桥工程跨越的九圩港航道等级高,距离两岸道路近,如何进行合理的的设计满足与两岸道路顺接的功能,是该项目总体设计的关键。文章从桥型选择、主桥构件设计、引桥结构设计、主墩防撞设计等方面进行详细的总体设计,并根据总体设计方案,提出边跨支架拼装、主跨大节段浮运吊装对航道影响较小的施工方案,以期为类似桥梁项目提供参考及理论指导。

风撑对半穿式应急钢桁梁面外稳定性的影响研究

为探析风撑对半穿式应急钢桁梁面外稳定性的影响,通过理论推导给出风撑轴力、半框架侧向位移计算公式,并以某56 m跨半穿式应急钢桁梁为研究对象,分别采用有限元法、本文方法和规范方法进行计算,对比验证理论推导的正确性和合理性,以及规范方法中忽略风撑影响的不合理性;开展面外稳定参数影响分析,探讨风撑的作用机理以及风撑面积、风撑夹角对半穿式应急钢桁梁稳定性的影响规律。研究表明,半穿式应急钢桁梁稳定分析中应充分考虑风撑的作用,忽略其影响不利于轻量化设计;参数影响分析表明,风撑轴力、半框架侧向位移、上弦杆侧向支撑刚度以及结构整体稳定性均随风撑面积和风撑夹角的不同而变化。对于本文算例,综合考虑各种因素,建议风撑面积取为腹杆面积的20%~50%,风撑竖向夹角取15°~35°,可显著提高上弦杆侧向支撑刚度,线弹性稳定系数提高18%~32%,风撑对半穿式应急钢桁梁面外稳定性的改善最优。

半穿式应急钢桁梁上弦杆面外屈曲临界力研究

根据半穿式应急钢桁梁的结构特点和屈曲特征,将其上弦杆简化为侧向弹性支撑下的连续梁,考虑轴力分布、支撑条件及挠曲线形式建立四种平面模型,采用能量法推导其面外屈曲临界力解析解,并建立不同跨径半穿式应急钢桁梁整体模型,通过理论结果与仿真结果的对比分析,探讨各平面模型的优缺点及其适用性,旨在提出便于工程应用的屈曲临界力计算方法。研究结果表明:四种平面模型的稳定方程和屈曲临界力解析解形式各不相同;基于给出的临界刚度计算公式,结合实际支撑刚度和临界刚度的关系,可初步确定屈曲半波数;半穿式应急钢桁梁稳定性与跨径密切相关,线弹性稳定系数随跨径增大逐渐减小,且屈曲模态半波数有所增加,但失稳时上弦杆最大轴力基本保持不变;相比整体模型和文献算法,模型Ⅰ、Ⅱ结果过于保守不宜直接采用,模型Ⅲ、Ⅳ计算误差较小,由于模型Ⅳ计算过程繁复,而模型Ⅲ简单实用,综合考虑准确度和实用性,建议采用模型Ⅲ作为屈曲临界力计算的首选方法。

广州明珠湾大桥钢梁架设关键技术

广州明珠湾大桥主桥为中承式钢桁拱桥,双层桥面布置,主桥及水中引桥钢梁均采用N形三主桁钢桁梁。主桥边跨和次边跨钢梁采用临时墩辅助半悬臂法架设,中跨钢梁采用在临时扣索塔架上设置3对斜拉扣索辅助,边跨压重后进行不对称全悬臂架设;水中引桥钢梁采用临时墩辅助半悬臂架设。主桥钢梁采用6个架梁工作面同时架梁,起始节间钢梁在搭设的临时墩和墩旁托架上采用浮吊和塔吊安装,再采用爬坡架梁吊机和浮吊不对称双悬臂施工,次边跨合龙后中跨钢梁采用扣索塔架辅助大悬臂架设,中跨合龙后进行全桥体系转换。大桥成桥状态下,钢桁梁中跨桥面高程实测值和理论值最大偏差为54 mm,吊杆总索力实测值与理论值偏差为1.2%,钢桁梁线形和吊杆索力满足预期控制目标要求。

苏嘉杭高速吴淞江大桥总体设计与施工要点

现状苏嘉杭高速吴淞江大桥是一座主跨50 m的变截面连续梁桥,由于该区段吴淞江航道从五级航道升级为三级航道,老桥不满足要求,经方案研究后拟拆除新建。介绍了新建吴淞江大桥主桥132 m下承式钢桁架的结构特点和施工方案,以及主桥的主桁架片数、形式、尺寸选取、桥面系构造等设计细节;另外,由于苏嘉杭高速交通量超饱和,施工期间需要保通,同时介绍了新建吴淞江大桥在施工期间通过修建临时施工保通道来保证正常通行的保通方案。

下承式钢桁拱人行天桥设计研究

钢桁拱人行天桥在充分满足行人过街需求的同时,还具备施工便捷、造型优美的特点,在城市交通中发挥着重要作用。文章以某单跨钢桁拱人行天桥为工程实例,首先介绍了天桥方案及结构设计要点,然后建立了钢桁拱的有限元分析模型,研究总结了其刚度、强度、自振频率和稳定性等力学特性,最后在此基础上提出结构设计方面的一些合理化建议,对于类似桥梁工程具有较好的指导意义。

90m钢桁架桥杆件失效影响计算分析——以万安县二线船闸工程为例

下承式钢桁架桥具有自重轻、跨越能力强的优点,同时可在自动化工厂进行焊接组装,运到现场直接拼装,有效缩短了施工工期,非常适合有航道需求的河流。但也因为钢桁架桥由细长构件组成,因此对钢材抗疲劳的要求较高,一旦部分构件发生疲劳破坏,或者受到撞击失稳破坏,将对结构体产生较大的不利影响。文章以江西省吉安市万安县二线船闸工程为研究背景,利用Midas Civil软件建立空间模型对发生杆件失效的钢桁架桥梁进行模拟分析,研究发生杆件失效后钢桁架桥下弦杆应力应变状态,研究成果可为桁架桥后续运营阶段维修提供依据和参考。

大跨度铁路下承式钢桁梁柔性拱桥稳定性研究

基于洪奇沥水道特大桥主跨为2×360m的大跨度下承式钢桁架柔性拱桥建立有限元模型,考虑结构的几何初始偏位、几何和材料的双重非线性以及温度因素,进行施工阶段和运营阶段的稳定性分析。结果表明:该桥失稳形式为拱肋整体面内失稳;仅考虑几何非线性时,结构的稳定系数降低10.53%;考虑几何和材料双重非线性时,稳定系数降低73.9%,并随几何初始偏位的增大进一步减小;拱肋施加1/3000—1/1000计算跨径的初始横向位移时,结构的稳定系数降低0.38%—5.66%;钢桁梁受材料非线性影响显著,拱肋次之,纵横梁最小;温度变化对结构的稳定性影响较小,当温度上升60℃时,结构的稳定系数增加0.72%,当温度下降15℃时,结构的稳定系数降低0.19%。各种因素下最不利稳定系数为2.39,桥梁结构总体稳定性良好。

大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化

以天津国泰桥为工程背景,重点介绍了大跨度中承式钢桁架拱桥在初步设计阶段进行体系优化的关键问题,并就优化方案的支承约束布置、构造措施以及施工方法进行了探讨。对于中承式钢桁架拱桥,三跨连续铰支的无推力体系比单跨固支的有推力体系在基础、拱肋、桥面系等方面均具有力学性能优势和经济优势,是中承式钢桁架拱桥的首选。

大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究

以某铁路64m单线栓焊下承式钢桁梁桥为研究对象,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,进行提速和扩能条件下的大桥静动力性能试验研究。结果表明:静载作用下,实测大桥杆件应力和跨中挠度均小于理论计算值,挠度、应力校验系数略大于规范通常值,挠度和应力相对残余均满足要求,上下游两片受力较为均匀;不同速度列车作用下桥梁运营性能指标基本满足规范要求,但实测数据均较大,且大于同类型双线钢桁梁桥,空重混编列车引起桥梁更大振动;桥梁基本满足承载能力和使用条件要求,结构处于良好的弹性工作状态,但桥跨结构整体刚度偏弱,安全储备较小,建议对桥梁整体刚度进行加强并对桥梁动力响应进行实时监测。

长寿长江大桥设计

介绍渝怀铁路长寿长江大桥设计。大桥上部结构采用下承式连续钢桁梁的双线铁路桥梁,桥梁结构用钢为14MnNbq钢、16Mnq钢;主桁采用整体节点技术;支座为铰轴滑板钢支座;钢梁使用了长效防腐涂装体系;钢梁安装采用单层吊索塔架悬拼施工,悬臂跨度长达192m;钢桁梁悬臂拼装时采用了预应力后锚技术;主墩深水基础采用双壁吊箱围堰施工。

一种适用于下承式钢桁结合桥计算的板梁组合单元

下承式钢桁结合桥具有建筑高度较低、行车时燥声、震动较小、刚度较大等优点,是高速铁路桥梁中比较理想的结构形式之一。为了能较合理和方便地分析下承式钢桁结合桥的力学行为,本文提出了一种考虑板梁共同作用和相对滑移的板梁组合单元。该单元以矩形板的4个结点的结点位移和板梁结合面3个点的相对滑移作为单元的基本自由度,板的位移模式通过对常规4结点矩形平板壳单元的形函数修正得到,梁的位移模式则根据板和梁之间的变形协调条件来确定。文末的算例表明,本文的解与试验结果和通用工程软件解较为吻合,说明了本文理论和方法的正确性。

128m双线铁路简支钢桁梁桥设计

赵寨颖河双线特大桥主桥为128m下承式简支钢桁梁桥。主桁采用带竖杆的三角形腹杆体系;主桁弦杆均采用箱形截面,内力较大的腹杆采用箱形截面,内力较小的腹杆采用H形截面;在上弦杆平面内设置交叉式上平纵联;采用密横梁整体正交异性板有砟桥面系。该桥采用在岸边临时支架上拼装钢桁梁及导梁,在河中设置2个临时支墩的半悬臂拖拉法施工。采用MIDASCivil 2006建立主梁三维有限元模型,计算主梁杆件内力及位移、预拱度、自振特性,计算结果表明该桥设计合理,满足规范要求。

下承式钢桁结合梁在双线对称荷载作用下的近似解

下承式钢桁结合梁桥是适合高速铁路的桥梁结构形式之一,由于受力复杂,难以直接确定其在荷载作用下的精确解析解。本文根据下承式钢桁结合梁的变形特征,将其进行连续化处理,等效为闭口薄壁组合箱形梁。然后用势能驻值原理导出下承式钢桁结合梁考虑桥面系钢纵梁-混凝土板相对滑移、横梁竖向变形的影响和混凝土板剪滞效应的控制微分方程。根据结构在双线对称荷载作用下的受力特点,假设等效闭口薄壁组合箱形梁的位移函数,求出下承式钢桁结合梁的近似解。利用本文方法对一个4节间简支下承式钢桁结合梁试验模型进行结构的位移和应力计算。通过将本文解与试验结果对比,说明本文公式的正确性。

高速铁路大跨度中承式钢桁拱桥设计研究

以西十(西安—十堰)高速铁路汉江特大桥1×420 m中承式钢桁拱为对象,通过建立有限元模型对中承式钢桁拱桥的桁式布置、拱轴线、内倾角、拱脚下弦杆结构、主梁结构形式等进行对比分析。结果表明:拱轴系数变化对主拱轴力的影响较小,对弯矩和偏心距的影响明显,最终选取二次抛物线作为拱轴线。拱肋内倾对结构横向稳定性影响较大,拱肋内倾角宜取3.5°。拱脚下弦杆灌注混凝土,提高了拱脚的受力性能,优化了拱脚处杆件截面。正交异性板钢箱梁作为主梁时结构性能较好。结构静动力计算结果表明,大跨度中承式钢桁拱桥可满足高速铁路运营需求。

高速铁路下承式钢桁结合梁桥在偏载作用下的受力特性分析

以京沪高速铁路64 m简支下承式钢桁结合梁桥为对象,采用作者曾经提出的空间板梁单元和常规板壳单元、空间梁单元和空间桁单元离散结构,对其在偏载荷载作用下的受力特性进行空间有限元分析,计算主桁、混凝土板和纵、横梁的应力和位移。结果表明:该桥在偏载荷载作用下符合强度刚度要求。