分体式三箱主梁气动特性数值模拟

为研究分体式三箱主梁气动特性,基于某公铁两用斜拉悬索协作体系桥梁分体式三箱主梁,采用FLUENT软件开展了不同槽高比(G/D)、不同风攻角下分体式三箱主梁气动特性二维数值模拟。所述主梁气动特性主要包括气动力系数、涡量场、平均压力系数以及压力系数标准差分布。数值模拟结果表明:在研究参数范围内,不同风攻角下,阻力系数总体随槽高比增大而增大,升力系数和力矩系数未随槽高比单调变化,且力矩系数对槽高比变化更敏感。各槽高比下升力系数随风攻角变化斜率均为正值,这表明该分体式三箱主梁颤振性能良好;0°风攻角下,G/D=0时,仅在箱梁尾流区存在周期性漩涡脱落。G/D=1.61时,0°风攻角下箱梁开槽处及中间箱体和下游箱体表面漩涡脱落显著,相较于0°风攻角,±10°风攻角下中间箱体与下游箱体开槽处及下游箱体表面漩涡脱落减弱;主梁开槽使得中间箱体上表面负的平均压力系数幅值增大,并导致箱梁表面压力系数标准差增大。G/D=1.61时,相较于0°风攻角,±10°风攻角下箱梁表面压力脉动减弱,尤其下游箱体表面压力系数标准差显著减小;该分体式三箱主梁临界槽高比为G/D=2.08。

基于高面压分离式隔震装置的大墩高差连续梁桥试验与抗震分析

针对我国西南山区高烈度区大墩高差连续梁桥的抗震难题,提出在桥梁抗震设计时混合使用高面压聚氨酯支座与分离式隔震支座来调节桥墩之间的刚度差距。针对分离式隔震支座进行了一系列试验,研究了支座耗能构件单独工作及支座整体工作时的力学性能,并结合以往学者进行的高面压聚氨酯支座试验研究了新型隔震装置的力学性能。结果表明两种新型隔震装置合理搭配,具有良好的隔震性能与刚度调节能力。在试验结果基础上,采用Midas Civil进行建模,对位于我国西南山区某高速公路沿线的某座具有典型特点的实际桥梁进行有限元分析,结果表明该隔震装置对于大墩高差连续梁桥具有良好的减震效果。

大跨高低塔钢箱叠合梁斜拉桥参数敏感性分析

以一座主跨480 m的高低塔钢箱叠合梁斜拉桥为例,首先,采用Midas/Civil软件建立了斜拉桥施工全过程有限元模型;然后,研究了结构各构件的弹性模量、重量、无应力索长等设计参数变化对斜拉桥成桥状态下结构力学行为的影响,并基于综合敏感因子量化了主梁线形、塔偏、索力以及主梁应力等结构响应对各设计参数的敏感程度;最后,研究了斜拉桥最大悬臂状态下端部竖向位移随温度的变化规律。结果表明:无应力索长制造误差对结构受力影响最大,综合敏感因子为0.9880;主梁重量影响次之,综合敏感因子为0.0042;拉索、主梁、索塔与桥面板弹性模量影响不大;拉索重量影响最小。基于此,建议在高低塔钢箱叠合梁斜拉桥施工监控时重点控制拉索无应力索长与主梁重量,同时注意温度的影响。

无合龙段变高度连续钢箱梁桥顶推施工关键技术研究

以某实际工程为背景,介绍了适用于大跨变高度连续钢箱梁桥在跨中不具备设置临时墩条件下的顶推施工方法以及结构内力、线形控制技术。针对主梁梁高变化大和梁底曲线的结构特点,通过主梁立面姿态旋转的方法降低顶推抄垫高度,并采用步履机顶设置转动球冠和调整楔形块的方式适应梁底曲线与顶推设备的贴合需求。针对顶推施工过程中主梁端部挠度过大、合龙口相对高差明显、悬臂根部负弯矩显著增大的问题,基于无应力状态法思想,研究采用了两侧对顶加临时扣索辅助合龙的工艺,优化了结构成桥内力状态,降低线形控制风险;并对顶推过程中钢箱梁底板局部稳定、纵向倾覆稳定性等问题进行了计算分析,提出了相应控制措施。

铁路高低塔混合梁斜拉桥约束体系设计

汉巴南铁路嘉陵江大桥主桥采用(45+55+58+335+58+49)m高低塔混合梁斜拉桥,以降低结构内力和位移响应、优化行车条件及轨道结构使用性能为目标,对大桥的约束体系进行设计。选取3种纵向约束、5种横向约束体系方案,建立有限元模型分析各方案静力及地震作用下的结构响应,得到纵向采用阻尼约束或支座位移约束的半飘浮体系时结构静力响应差异较小,采用阻尼约束时的地震响应较小,横向采用阻尼约束或挡块限位约束均能实现较好的耗能限位效果,采用阻尼约束时的减震效率不高。根据各方案地震响应结果,结合行车条件及轨道结构的性能需求,该桥纵向采用组合式约束体系,运营及设计地震作用下为带支座纵向位移约束的半飘浮体系,罕遇地震作用下为带纵向阻尼约束的半飘浮体系;横向采用固定支座+限位挡块的方案;根据约束方案确定了约束布置和相关技术参数,实现了铁路桥梁的性能目标。

中小跨径、低高度连续箱梁体外预应力加固技术研究

结合某实际中小跨径、低高度连续桥梁结构,对其实施体外预应力加固。当体外索穿越墩顶横梁时,采用高压水切割技术从墩顶开槽的方式,不仅有效地增大体外索的有效高度、提高了体外索的有效性,而且作业空间不受限制,作业范围得到精确控制,作业时无振动,对钢筋(钢束)无损伤,有保护桥梁结构,效率高等优点。加固后桥梁结构扰度、应力改善明显,可为其他类似工程提供参考和借鉴。

应急抢修钢桁梁动力响应销孔间隙影响分析

以某128 m跨新型应急抢修钢桁梁为对象,利用ANSYS与UM联合开展车桥耦合分析,选取销孔间隙和钢销直径为关键参数,探究支点存在高差时销孔间隙对钢桁梁结构及车辆响应的影响规律。研究表明:钢桁梁存在支点主桁高差或对角高差,在钢销直径恒定时,钢桁梁和车辆响应均随间隙增大而增大;在销孔间隙恒定时,钢桁梁和车辆响应均随直径增大而降低。相较于主桁高差,当存在对角高差时,销孔间隙对钢桁梁动力响应显著,而对车辆响应影响较小。此外,相较于钢桁梁竖向动力响应,销孔间隙对于横向水平动力响应的影响更为显著,设计与工程应用中应重点关注。

墩高对应用LNR支座简支梁桥抗震性能的影响

LNR水平力分散型橡胶支座以低剪切刚度适应大剪切位移,实现桥梁下构水平力分散,协调墩台抵抗水平力。为研究LNR支座在不同墩高桥梁上的抗震性能,以板式橡胶支座为参照,以标准跨径为40 m的多跨公路简支梁桥为对象,在不同墩高范围对采用2种支座的桥梁进行动力分析,并对比结构动力响应,评估LNR支座的抗震性能。结果表明,相对于板式橡胶支座,LNR支座能延长结构的自振周期,降低桥梁地震内力。随着墩高增加,LNR支座在纵向地震下的优势显著下降,在横向地震下的优势下降不明显,采用LNR支座的桥梁内力能力需求比也逐渐下降。综合考虑,高墩桥梁采用LNR支座的优势并不明显。

沪通长江大桥主航道桥总体设计参数分析

为研究公铁两用斜拉桥的力学性能,以沪通长江大桥主航道桥[(140+462+1 092+462+140)m双塔斜拉桥]为对象,采用空间板梁单元法建立全桥有限元模型,对边跨支点数量、边中跨比、主梁高跨比和宽跨比、塔梁高跨比等设计参数进行分析。结果表明:边跨设置辅助墩可改善结构受力、提高桥梁整体刚度;边中跨比增大使结构总体刚度减小,活载塔底顺桥向弯矩增大;主梁高度增大可提高结构整体刚度,但提高幅度有限,同时对恒、活载拉索应力的影响也较小;主梁宽度增大使横弯基频增大、竖弯基频减小,扭频先减小后增大而后趋于平稳,结构颤振稳定性提高;塔高增大使结构竖向刚度增大而索塔纵向刚度降低,活载塔底顺桥向弯矩减小,恒、活载拉索应力减小。

斜交连续箱梁顶推施工中落梁仿真分析

为了解斜交连续梁桥顶推落梁施工中结构受力状态,给施工提供技术支撑,以长沙市营盘东路浏阳河大桥为例,采用在支承处节点施加强迫竖向位移的方法模拟箱梁的落梁过程,对落梁过程进行仿真分析,计算千斤顶的顶升力和混凝土箱梁的应力,与实测结果进行比较,并分析相邻墩顶的梁底高差对顶升力和箱梁应力的影响。结果表明:箱梁顶、底板始终处于受压状态,且只有顶升处的梁体及其相邻梁体的应力变化相对较大;当相邻墩顶的梁底高差在25mm以内时,其顶升墩处的顶升力增量在5%以内,且顶升墩处箱梁截面仍处于受压状态;落梁过程中,顶升力和箱梁应力的仿真计算结果与实测结果吻合较好,说明仿真分析准确、可靠。

变截面多跨箱梁桥剪滞效应分析

应用作者建立的有限段模型，对变截面多跨箱梁桥进行剪滞效应分析。探讨了变截面箱梁桥剪滞效应随梁的梁高比ｈ／Ｈ和宽跨比ｂ／Ｌ以及荷载形式等因素变化的影响，并编制了实用图表，可供工程设计参考。本文的计算结果与模型试验结果以及其它方法分析值作了比较，吻合良好。为变截面连续梁桥或刚构桥的剪滞计算提供了重要资料。

规则连续梁桥地震易损性研究

基于位移延性比探讨规则连续梁桥在不同损伤状态下的结构性能控制指标;基于OpenSees平台采用纤维模型建立结构动力分析模型,选取100条强震记录通过非线性时程反应分析计算结构地震易损性曲线。研究不同墩高、支座形式及配箍率对结构地震易损性影响,结果表明,连续梁桥的地震易损性受延性发育程度影响较大,发生中等与轻微破坏概率较相近,对严重破坏有较好的耐损性;结构耐损性随墩高的增大而增加;采用板式橡胶支座可显著提高矮墩桥梁的耐损性,对高墩则有限;配箍率对结构早期损伤影响较小,对防倒塌能力影响较大。

大跨度组合梁斜拉桥结构设计方案研究

为使大跨度组合梁斜拉桥的结构性能更优,以某(80+290+768+70+70+70+60)m双塔双索面半飘浮体系混合梁斜拉桥方案为背景,从主梁断面型式、主梁参数(梁高、断面面积、桥面板厚度)、桥塔高度、桥面铺装及主梁钢-混结合段位置等对结构性能的影响进行对比分析。结果表明:主跨800m左右的组合梁斜拉桥在理论计算分析上具备可实施性;箱形断面组合梁较为适合用于大跨、宽幅组合梁斜拉桥;提高钢主梁断面的有效面积和桥塔高度对改善组合梁斜拉桥受力状况有较大帮助;大跨度组合梁斜拉桥桥面铺装厚度应结合总体受力、大气环境、荷载类型等因素考虑;钢-混结合段位置选取应兼顾受力特性、施工工艺简便和经济性。

多跨连续刚构桥合拢方案分析

针对大跨度多跨高墩连续刚构桥合拢顺序(合拢方案)对结构内力和累计位移影响规律研究的不足,以8跨一联、主跨120 m、墩高110.3 m的湖南省汝城至郴州高速公路的文明特大桥为例,采用对比的方法分析了大跨度多跨高墩连续刚构桥合拢顺序对结构受力以及位移的影响,以及采用一次张拉或两次张拉两种张拉方式张拉合拢段预应力钢束对合拢段及整个结构的影响。结果表明:不同的合拢顺序对成桥状态结构受力影响不大,但对累计位移有较大影响,而这直接影响挂篮悬臂施工的立模标高;合拢段预应力钢束的张拉方式不同会影响合拢段主梁的下缘应力,而对其上缘和其他节段主梁应力以及位移影响甚微。

帽型组合扁梁力学性能分析

本文采用三维有限元分析软件ABAQUS对帽型组合扁梁的力学性能进行了分析,模型中考虑了混凝土受拉开裂及钢筋在混凝土板中的分布,采用节点耦合和弹簧单元两种方法模拟栓钉的力学性能。有限元分析结果和试验结果进行了对比,验证了理论分析的正确性。研究结果表明:帽型组合扁梁具有良好的延性;加载点沿跨度方向作用点不同对组合扁梁的力学性能影响很小;混凝土开裂后剪力连接件的存在能提高构件在弹塑性阶段的刚度和承载力;对比结果表明,采用弹簧单元能较好模拟栓钉的力学性能。

单箱双室简支箱梁的剪力滞效应研究

研究目的:多室箱梁在竖向弯曲变形时,对应于初等梁理论纵向应力计算模式,存在多种横向剪力滞效应模式。本文在分析单箱双室箱梁剪力滞效应的基本模式和力学机理的基础上,结合铁路单箱双室简支箱梁算例,研究在跨中集中力和满跨均布荷载下,不同剪力滞效应模式的分布规律。以对剪力滞效应影响较为突出的高跨比为变量,研究高跨比变化对各剪力滞模式的影响规律。研究结论:通过对双室箱梁的剪力滞效应分析,得出:(1)以双室箱梁为代表的多室箱梁,对应于同一纵向对称荷载,存在着多种剪力滞效应模式,且不同模式的剪力滞效应差异较大;(2)在单箱双室箱梁的多种剪力滞效应模式中,集中力仅作用于中腹板时,截面的剪力滞效应最为突出,同时剪力滞效应对高跨比的改变最为敏感;(3)考虑到多室箱梁剪力滞效应的多模式性,在进行多室箱梁设计时,应充分考虑不同荷载作用模式对剪力滞效应的影响;(4)本文研究方法和结论可为多室箱梁桥的设计和力学分析提供理论借鉴。

变截面箱梁的负剪力滞

应用考虑剪滞效应的有限段模型，对一般变截面箱梁的负剪力滞进行分析．探讨了变高度简支箱梁、悬臂箱梁的负剪力滞受梁高比、宽跨比以及荷载型式等因素变化的影响．获得了变截面箱梁负剪力滞的一般规律和初步结论，为负剪力滞计算提供了重要参考．

曲线梁桥不同约束形式下的受力性能及其适用性分析

为确定混凝土曲线梁桥不同固定约束形式下的受力性能及与墩高相适应的合理的固定约束形式,以某混凝土曲线梁桥为例,采用有限元法分析墩梁现浇固结和盆式固定支座2种边界形式对不同墩高曲线梁桥受力性能的影响。计算结果表明:与盆式固定支座形式相比,墩梁现浇固结使主梁受扭更加合理,且能很好地控制主梁径向位移;为了使桥墩受力更加合理,对于墩高较高的曲线梁桥(该研究为墩高8m以上)固定边界宜采用墩梁现浇固结,对于墩高较矮的曲线梁桥固定边界宜采用固定支座;为优化主梁扭矩和减小桥墩负担,建议在使用固定支座时设置径向外侧的预偏心。

栏杆高度对流线型箱梁涡振性能影响的试验研究

为研究栏杆高度对流线型箱梁涡激振动性能的影响并揭示其机理,通过节段模型风洞动态测压与测振试验,研究了流线型箱梁涡振响应、平均和脉动风压系数、频域特性以及局部升力对涡振的贡献系数分布情况.结果表明:安装栏杆后主梁表面的平均风压系数增大,脉动风压系数变化复杂,脉动风压卓越频率与模型自振频率基本一致,局部升力对涡振的贡献作用增大,使主梁涡振加剧;栏杆高度的变化对主梁表面平均风压系数基本没有影响,但对其脉动风压系数的分布规律及脉动压力功率谱幅值有较大影响;栏杆高度的变化,使主梁上表面前部和尾部区域的局部升力对涡振贡献程度呈现出显著差异,当贡献值增大时,主梁涡振响应增大.当栏杆高度为45%的梁高时流线型箱梁的涡振幅值最大,在此基础上适当降低或增大栏杆高度均有一定的抑振效果,降低栏杆高度效果更好.研究结果为流线型箱梁栏杆的设计和相关研究提供了依据和参考.

考虑支点高差的架桥机主梁结构损伤识别方法

针对架桥机作业时存在支点高差的现状,将架桥机主梁简化成两跨连续梁结构,根据变形协调条件推导该类结构的力法方程,利用虚功原理求解出结构挠度影响线的显性解析式,探求基于主梁挠度影响线及曲率的损伤识别技术,并通过建立架桥机主梁有限元模型进行验证分析。研究结果表明:架桥机支点的高低不平对架桥机主梁挠度影响线的影响明显;利用架桥机主梁某点的挠度影响线曲率指标可有效识别主梁损伤位置;架桥机主梁某点挠度影响线曲率指标不仅可有效识别单点损伤,还可有效识别多点损伤。