收缩徐变对高速铁路斜拉桥单箱单室混合梁位移的影响及调控

以某主跨300 m的高速铁路无砟轨道混合梁斜拉桥为背景,运用Midas/Civil有限元软件建立其数值模型,进行桥塔、桥面板、箱梁等混凝土构件收缩徐变对主梁位移影响研究,并提出主梁位移调控措施。结果表明:成桥10年后,混凝土收缩徐变引起的跨中主梁向下位移共计79 mm,桥塔、桥面板、箱梁收缩徐变的影响占比在施工阶段分别为58%,32%和10%,在运营阶段分别为48%,38%和14%;跨中主梁向下位移的主要原因是桥塔和桥面板变形,混凝土收缩徐变缩小了桥塔竖向及桥面板纵桥向尺寸,改变了斜拉索锚点位置及索力,导致主梁在施工阶段和运营阶段分别产生56和18 mm的向下位移;预抬高斜拉索的桥塔锚点位置10 mm,可消除混凝土收缩徐变引起的钢梁架设初始误差;混凝土桥面板预制后存放6个月、桥塔采用低徐变混凝土、成桥后延迟90 d铺轨等措施,能改善混凝土收缩徐变对单箱单室混合梁位移的不利影响,可减小跨中主梁向下位移3%~38%。

梁桁组合结构高铁斜拉桥的收缩徐变分析——以西十高铁汉江特大桥为例

梁桁组合结构高铁斜拉桥中,混凝土收缩徐变对桥面线性的平顺性及行车的舒适性有直接影响,是桥上能够铺设无砟轨道的关键因素。因此,为分析收缩徐变对梁桁组合结构受力和变形的影响,依托新建西安至十堰高铁汉江特大桥工程,采用CEB-FIP90徐变计算模型,通过建立有限元模型分析收缩徐变影响下主要构件的内力和变形,评价各主要受力构件刚度变化对徐变变形的贡献程度,研究改善收缩徐变变形措施。结果表明:(1)收缩徐变引起主梁跨中下挠、桥塔向跨中侧偏移,同时引起主梁和桥塔的压缩变形,5年完成的收缩徐变变形占前10年的70%以上,且主梁产生的收缩徐变贡献超过50%;(2)收缩徐变引起斜拉索索力松弛,运营30年的最大变化率在5%以内;(3)收缩徐变引起主梁应力及上下缘应力差变化,随着运营时间增加主梁跨中区域应力差增大明显,主要表现在下缘压应力储备降低;(4)随着桥塔刚度、主梁刚度、加劲钢桁刚度增大,收缩徐变引起的变形有所减小,而斜拉索刚度则产生相反的趋势。(5)延长铺轨时间、适当增加底板钢束面积、增加斜拉索索力以及在跨中加劲钢桁上弦灌注混凝土可有效降低主梁跨中徐变下挠。

大跨度高速铁路桥梁端伸缩装置区段车轨动力响应

为了确保大跨度高速铁路桥梁端伸缩装置区段列车安全运营,通过建立梁端伸缩装置区段车辆-轨道刚柔耦合模型,研究了不同伸缩量、不同车辆行驶速度下梁端伸缩装置各部件动力响应变化规律,并对随机不平顺激励叠加梁端刚度不平顺下车辆运行安全性进行评估。结果表明:梁端伸缩装置各部件动力响应整体随车速增加而呈增大趋势,且各部件垂向加速度随车速变化较大;不同伸缩量下梁端伸缩装置区域钢轨及可动钢枕动力响应整体随梁缝扩大而呈增大趋势,且可动钢枕垂向位移及伸缩装置各部件垂向加速度随伸缩量变化较大;施加随机不平顺后,轮重减载率在车速420 km/h时出现超限情况,钢轨垂向位移在拉伸300~500 mm状态、车速330 km/h时出现超限情况。

柔性光伏支架结构布置形式分析研究

对包括索布置、梁布置、柱布置以及各类支撑布置的各种柔性光伏支架形式进行归类整理,将柔性支架结构布置形式划分为索—梁形式以及索—柱形式。利用有限元模型对比索—梁形式、索—柱形式以及联合布置形式的经济合理性,并进行跨度影响性分析。结果表明,索—柱形式在经济上优于索—梁形式;当布置为小跨度时,只设置2道主索即能满足应力和变形的要求,当跨度较大时需要设置防风体系;连续多跨布置较单跨土地利用率高且经济性优。

高速铁路无砟轨道斜拉桥刚度理论分析与设计参数研究

为研究高速铁路无砟轨道斜拉桥的刚度特征以及合理结构设计参数,采用理论公式推导、数值分析等手段,得到结构设计参数刚度影响解析公式及其影响规律,用于指导桥梁设计。首先引入索梁活载刚度比的概念,通过建立斜拉桥主梁多点支承连续梁的三弯矩方程得到主梁刚度,通过考虑主塔变形和拉索伸长量得到斜拉索等效刚度,进而给出斜拉桥整体刚度、索梁活载刚度比和主梁跨中挠度的理论公式,并基于理论公式得出主梁惯性矩、斜拉索倾角、塔高以及拉索面积对斜拉桥整体刚度的影响。以广湛铁路东平水道特大桥主桥(67.5+60+60+350+60+60+67.5)m钢箱混合组合梁无砟轨道斜拉桥为例,通过对比跨中活载位移理论解与数值解验证本文理论公式的准确性,进而采用理论公式分析结构设计参数对桥梁刚度的影响。研究结果表明:随拉索倾角增大或者塔高增加,主梁的跨中位移先减小后增大,索梁活载刚度比先增大再减小,拉索倾角为29.2°~73.9°时主梁跨中位移达到最小值36.4 cm,此时索梁活载刚度比为15.4。随着主梁的梁高增加,主梁跨中位移减小,索梁活载刚度比减小,但是减小幅度较为缓慢。拉索面积增大,主梁跨中活载位移减小,索梁活载刚度比增加。提出了桥梁合理梁高、塔高和斜拉索规格及拉索面积。桥梁结构静动力检算、桥上轨道静态高低不平顺验算以及无砟轨道受力与层间压缩量等检算结果均表明,该桥具有良好的安全性和行车平稳性。

预应力混凝土矮塔斜拉桥0号块钢束布置方案研究

成达万高速铁路渠江特大桥主桥为(139+278+139) m预应力混凝土矮塔斜拉桥,0号块为墩塔梁固结,固结区域构造及预应力钢束布置均较为复杂。为了探究该墩塔梁固结区域的应力分布,验证该区域预应力钢束布置的合理性及合规性,基于静力等效原理,首先提取出全桥整体计算模型的单元内力,并采用有限元软件建立0号块局部计算模型;其次将全桥整体计算模型单元内力转换至整体坐标系下并施加于有限元模型;最后对0号块在主力及主力+附加力等多种工况进行精细化计算分析,并对有无塔柱范围内竖向预应力钢束两种钢束布置方案分别进行计算分析和对比。计算结果表明,塔柱范围内布置竖向预应力钢束后,塔柱根部主拉应力由2.41 MPa降低至0.76 MPa,塔柱的应力分布状态也得到了明显的改善,同时也验证0号块纵向及横向预应力钢束设置的合理性,为该桥0号块位置纵横向及竖向预应力钢束布置提供了理论依据。

基于索力和振动特性监测的多跨空间异型刚梁柔拱组合桥梁安全韧性分析

对多跨空间异型刚梁柔拱组合体系无推力拱桥进行有限元建模分析,基于振动法对吊杆索力进行检测,通过理论索力与实测索力的对比,分析该类复杂结构桥梁索力的受力规律。同时,基于历年桥梁索力检测结果,研究索力随外部荷载改变时的变化特征,对桥梁索力在长期运营状态下的健康状态进行安全韧性分析。通过测试桥梁的自振特性,分析桥梁结构整体性能,为评价桥梁工作状况提供依据。

高速铁路高低塔斜拉桥减隔震装置研究

通过分析各类减隔震装置对高速铁路高低塔混合梁斜拉桥的减隔震作用,从而选取合理减隔震装置。以阜淮(阜阳—淮北)新建高速铁路跨颍河主跨230 m的高低塔混合梁斜拉桥为研究对象,建立铅芯橡胶支座、摩擦摆式减隔震支座、黏滞阻尼器有限元模型,采用非线性时程分析法对塔底弯矩、梁端水平位移等目标函数进行地震响应分析。结果表明:采用铅芯橡胶支座,塔底弯矩降幅达到49.9%;采用摩擦摆减隔震支座,塔底弯矩降幅达到54.3%;采用黏滞阻尼器,塔底弯矩降幅达到62.0%。对于高速铁路高低塔混合梁斜拉桥而言,黏滞阻尼器减隔震装置更合理,并给出合适设计参数。

高速铁路大跨度连续斜拉桥上梁端一体化装置性能研究

目前大跨度斜拉桥上铺设无缝线路,梁端处需设置梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器以降低钢轨产生较大的附加应力,但此结构无法协调较大的梁轨相对位移,应用范围有限。为此,提出了一种梁端一体化装置结构,能适用于较大的梁缝伸缩情况且伸缩阻力较小,经过现场应用效果良好。针对时速350 km下高速列车能够平稳通过大跨度斜拉桥无缝线路梁端的要求,建立了相关三维梁端车-线-桥耦合模型,确定了轮轨接触关系,验证该结构在大跨度斜拉桥下对于高速列车平稳运行的适用性。结果表明:温度和梁端转角作用下钢轨会产生一定变形,钢轨垂向变形大于横向变形,最大垂向位移达到15.71 mm。对比仅施加德国低干扰不平顺谱,叠加温度或梁端转角变形后行车过程中的梁端一体化装置动力响应增大,且对钢枕振动垂向加速度的影响较为明显,从38.92 m·s^(-2)上升至48.69 m·s^(-2),增加25.1%。相比之下,极限拉伸状态比极限压缩状态下行车过程中的梁端一体化装置结构响应大,钢枕垂向加速度从40.64 m·s^(-2)上升至62.39 m·s^(-2),增加53.5%,应在高温拉伸状态下对梁端一体化装置性能进行定期检测。梁端一体化装置在以上工况下的响应均满足标准规范要求,本研究可为其在列车高速运行通过大跨度斜拉桥梁端时的铺设提供参考。

高柔性拖链电缆结构优化设计研究

传统的拖链电缆在经过长时间使用和高频弯曲以后会出现磨损、断裂等方面的问题,对设备正常运行和使用寿命产生不良影响。基于此,归纳拖链电缆使用现状及存在的问题,并探究新型结构优化设计方案以适应复杂多变的工业应用环境。同时,采取有限元分析方法对电缆结构优化后的情况展开模拟验证,结果表明,高柔性拖链电缆结构能有效延长电缆使用寿命和提升性能稳定性。

一种高阶频率可控的大变形梁单元

针对大变形梁刚柔耦合系统数值仿真效率低的问题,提出一种高阶频率可控的平面梁单元。选取节点位置矢量和首末两端节点处的轴向位置梯度矢量为整体参数,利用三次样条插值构造梁的形心线;依据Euler-Bernoulli梁变形假设,由形心线切向确定梁截面转角。从在模型层面滤除系统高频分量入手,采用一小段时间域内的平均内力代替虚功率方程中的瞬时内力,推导包含附加惯性项和阻尼项的大变形梁的控制方程。通过调整平均内力的时间区间长度参数,实现对系统方程中高频分量的控制,从而使常规显式算法也能被应用于传统刚性问题的仿真求解。数值算例表明应用所提出的大变形梁单元对刚柔耦合系统建模,能够在保证计算精度的同时大幅提升仿真求解效率。

高速公路路堑高边坡防护施工工艺研究

在高速公路施工过程中,路堑高边坡施工难度较大,结合福建省南平市某高速公路工程实际情况,指出了高边坡防护施工工艺的重难点问题,分析了锚索(杆)框架梁防护施工流程及具体工艺,为路堑高边坡施工工程的施工策略制定提供借鉴。

高烈度不对称深切峡谷区铁路桥梁桥式方案研究

某铁路桥梁位于近断层高烈度地震区、不对称深切峡谷,为确定该铁路桥梁桥式方案,综合考虑气候条件、地形地貌、地质条件等因素提出(95+160+95+59)m预应力混凝土连续刚构、(60+200+106+50)m部分斜拉桥和(253+145)m连续钢桁柔性拱3个桥式方案,并详细介绍了各方案桥梁结构尺寸和施工方案。采用BSAS和Midas Civil有限元软件建立桥梁结构分析模型,对主梁、桥塔、桥墩、桩基、动力特性等进行计算分析,并从结构刚度、施工难度、施工周期、抗震性能、维修养护、工程造价等方面对3个方案进行比较。结果表明:(1)静活载作用下,连续刚构竖向位移为38 mm,挠跨比为1/4210;部分斜拉桥竖向位移为135.4 mm,挠跨比为1/1477;连续钢桁柔性拱竖向位移为78 mm,挠跨比为1/3231。(2)连续刚构桥一阶周期2.02 s,部分斜拉桥一阶周期2.4 s,钢桁柔性拱一阶周期2.58 s。(3)3个桥式方案均能满足规范要求,方案均安全可行,但连续刚构桥造价远低于部分斜拉桥和连续钢桁柔性拱。(4)预应力混凝土连续刚构桥刚度大、施工技术成熟、抗震效果良好、工程造价低、后期维修养护工作量小,方案最优。

架桥机架设T梁对柔性高墩力学表现的影响

结合大跨径40 m T梁架设实际工程,通过分析实际架桥机在架设T梁的过程中对柔性高墩的几个最不利荷载组合,利用有限元软件Midas Civil建立椅柯大桥的模型,分析在几个最不利荷载组合下柔性高墩的墩顶位移、墩身最大压应力、线性屈曲特征值等判断柔性高墩的抗倾覆安全稳定性,对柔性高墩的T桥梁架设安全性具有一定的参考借鉴价值。

大电流柔性母线的研发与应用

介绍传统低压大电流电力传输过程中多拼电缆和母线槽配电产品存在的不足,对比、分析新型大电流柔性母线和传统大电流产品的技术特点。大电流柔性母线技术产品具有体积小、防护等级高、导电性好、载流量高、导体柔软、散热好、损耗小等特点,可较好克服传统大电流产品存在的问题。同时,介绍大电流柔性母线在超充站、储能等新能源领域应用前景及应用案例。

高电压大电流柔性脉冲功率同轴电缆设计

基于关键材料选择、柔性结构、大截面同轴低回路电阻和结构参数设计,研制了高电压大电流柔性脉冲功率同轴电缆,并通过仿真和试验,进行电气强度、机械强度和温升分析。结果表明,产品达到了设计预期,满足使用要求,可实现相应的性能和功能。

柔性耐火电缆的耐火安全性能研究

随着电力系统的发展,行业对电缆耐火安全性能的要求不断提高。文中深入研究了柔性耐火电缆的耐火安全性能,并对主流耐火电缆的执行标准和耐火试验方法进行对比,为后续研究提供了理论基础。通过对比柔性耐火电缆耐火试验中缆芯内部温度、高温绝缘电阻、内部压力、耐火电缆载流量和电缆表面温度等的变化,综合各项研究成果,提出了针对性建议,以提升柔性耐火电缆的耐火安全性能,为电缆设计和选型提供参考。

横向骑跨既有地道曲线宽幅梁拱组合体系桥梁设计与分析

文章以广东省深圳市前海合作区临海桂湾河桥为背景,对异形梁拱组合体系桥梁的设计特点与施工方法进行介绍。桂湾河桥桥位处地形复杂,桩基布置需避开地下通道等构筑物,设计方案最终确定为86.84 m+124.65 m下承式梁拱组合体系桥,并采用骑跨式转换梁跨越地下通道,主梁、拱肋及转换梁构成整体,共同参与结构受力。桥梁平面位于曲线段;主梁采用封闭的正交异形钢箱梁,桥宽56.2 m~57.8 m,桥面宽度较大,按使用功能横向分为四幅桥设计,结构受力复杂;拱肋由大拱和小拱组成,拱肋之间无风撑连接;吊索采用高强钢丝高钒密封索,结构紧凑,性能稳定,在国内首次应用到大跨径桥梁中。采用有限元分析方法,验证了设计的合理性与施工方法的可行性,可为类似桥梁设计与施工提供借鉴。

高速铁路高低塔混合梁斜拉桥设计研究

为了研究不对称混合梁斜拉桥在高速铁路上的适应性,以阜淮高铁颍河特大桥为例,结合控制因素开展方案设计和结构设计。受通航、防洪及线路纵断面条件限制,主桥采用(31+73+230+114+40)m高低塔混合梁斜拉桥方案,主跨、大里程边跨分别跨越主、副通航孔,孔跨布置与航道要求相适应,梁高满足线路高程和净空要求。主桥采用半漂浮体系,在高塔侧设置纵向固定支座,双塔纵向设置黏滞阻尼器。通航孔上方主梁采用钢混结合梁,其余跨主梁采用混凝土梁,桥塔采用H形花瓶塔,斜拉索采用扇形布置。建立静动力模型,对该桥进行静力、稳定性、抗震、抗风、风车桥耦合计算分析,研究结果表明:主桥结构受力合理,静动力各项指标均满足规范要求,结构安全可靠,主梁刚度较大,满足无砟轨道铺设要求。

锚索框格梁施工技术在高边坡路基防护工程中的应用研究

文中以某高速公路工程为案例,对锚索框格梁技术在高边坡路基防护中的应用展开系统研究,探讨了锚索框格梁的优势和适用范围,分析了锚索框格梁施工流程要点,通过对造孔、锚索施工、框格梁建设、注浆、封锚等工序采取相应措施,保证了边坡支护质量。研究结果表明,锚索框格梁技术有利于提高边坡的稳定性,且施工相对简单,可为类似工程提供借鉴。