地铁高架结构标准简支梁设计研究

随着国内城市轨道交通的发展,越来越多的高架线投入运营。地铁高架结构以简支梁为主,结构形式主要分为整体箱梁、U形梁、小箱梁等常用类型。选择一种合适的梁型,不仅要考虑经济性和美观性,还要考虑受力是否合理。文章以长株潭西环线一期工程(长沙轨道交通3号线南延线)为依托,分析了简支梁结构形式,优化其刚度及变形,可为后续简支梁设计提供参考。

新通扬运河大桥主桥改造设计

新通扬运河大桥主桥改造设计将原桥上部80 m跨钢管混凝土系杆拱拆除,利用其下部结构进行改造,新建80 m跨简支双层钢桁梁,上层布置为8车道城市快速路,下层人行道及非机动车道布置在主桁外侧,内侧为双向六车道公路。设计方案采用双层桥梁的形式,以立面空间换取平面空间,可节约用地、减少拆迁、降低造价。该改造工程的成功实施为老桥改造提供了一条新途径,可为类似改造项目提供借鉴。

大节段桥隧一体钢箱梁主要施工技术项点研究

本文依托瑞典斯鲁森大桥工程,该桥钢箱梁为桥隧一体半穿式结构,其造型新颖,结构复杂。针对该桥型的特殊构造,分析研究了其钢箱梁施工过程中采取的倒装与正装相结合的钢箱梁模块化制造技术、超大钢箱梁多仓室快速、准确气密性检测技术、不锈钢U形肋嵌补段对接焊缝无衬垫熔透焊成型技术、驳船托运钢梁+半潜船装载远洋运输技术。

飞机高能束增材制造结构研究

轻质高效、长寿命、多功能、低成本、快速响应制造是现代飞机结构技术的发展方向,但受限于传统制造技术,一些创新的结构存在"设计得出却造不出"的问题。高能束增材制造技术的发展为新概念结构工程的实现提供了契机。基于高能束增材制造技术,针对现代飞机结构特征需求,提出了大型整体化、梯度复合化和功能结构一体化等发展方向,创建了新概念构型,开展了设计与评定方法研究,提出了基于技术成熟度的工程化验证模式。

钻爆法公路隧道装配式衬砌结构关键技术研究

目前我国山岭公路隧道常采用钻爆法施工,隧道衬砌大多为传统的现场浇筑施工,这对人员健康、安全保障、施工效率和工程质量等都产生不利影响。随着经济和交通建设水平的提高,隧道建设趋向于标准化、机械化和预制化发展,根据国内外工程建设经验,预制装配技术的发展可以解决上述问题。在国内外缺乏相关研究和建设经验的前提下,针对钻爆法公路隧道的装配式衬砌结构进行了关键技术研究,如结构构造设计、衬砌类型选择、分块设计以及接头转动刚度等,提出装配式衬砌结构新型式,采用梁-弹簧模型对该结构的厚度、接头刚度进行模拟,分析其变形和内力分布特征,保证结构的安全可靠,为类似工程提供经验。

高桩梁板式码头整体优化设计

研究了以工程造价为目标函数的高桩梁板式码头的优化设计模型,采用动态规划法、搜索桩数最少法、穷举法等优化策略,通过具体算例对码头整体布置和局部构件进行优化,提出了优化的高桩码头的断面尺寸、布置型式。为工程规划设计提供方便的设计方法。

体外预应力在钢箱-混凝土组合梁中应用的试验研究

结合城市桥梁工程实际,进行了3根钢箱-混凝土组合梁的试验。探讨了在对称和偏心荷载作用下,施加体外预应力对钢箱-混凝土组合梁受力性能的影响。试验结果表明,在对称荷载作用下,由于体外预应力的作用,钢箱-混凝土组合梁的弹性极限提高了29.17%,极限强度提高了27.72%,刚度提高了54.15%,位移延性提高了18.00%;在偏心荷载作用下,体外预应力钢箱-混凝土组合梁也有较好的力学性能,强度与刚度均高于普通钢箱-混凝土组合梁。试验研究证实,体外预应力技术对提高钢箱-混凝土组合梁的结构性能有重要作用。

SLJ900/32型流动式架桥机研究

为解决运送900t级整孔箱梁通过隧道和紧邻隧道口或隧道内架梁的难题,开展了SLJ900/32型流动式架桥机的研制工作。该机不需导梁机、也不需要任何锚碇即可自行过孔架梁,提出了一种全新的架梁作业模式。介绍了架桥机的结构、作业程序和关键技术,对国产大吨位桥梁运架设备的研发具有重要的参考价值。

风嘴几何参数对双边箱式Π型梁涡振性能的影响

为研究风嘴几何参数对双边箱式Π型梁涡振性能的影响,设计了包括原断面在内的4类试验组合,共计14种试验工况,通过节段模型测振试验,测得不同工况下Π型梁涡振振幅随试验风速的变化,分析了0°风攻角下不同风嘴长度和尖端高度对双边箱式Π型梁涡振振幅、锁定区间长度和起振风速的影响。采用SST k-ω模型进行计算流体力学分析,模拟了原断面和不同风嘴措施下双边箱式Π型梁断面周围的流场特性,结合静态绕流涡量演化图探讨了不同风嘴措施的涡振抑制机理。结果表明:多数风嘴措施能有效抑制双边箱式Π型梁的竖弯涡振,同时降低其扭转涡振振幅;尖端高度与梁高之比为5/6时,该Π型梁的涡激共振被完全抑制,涡振性能表现良好;增大风嘴长度和令风嘴尖端朝下有助于减小断面的涡振振幅和锁定区间长度,提高起振风速,对该Π型梁的抑振效果更显著;双边箱式Π型梁原断面涡激共振明显,安装风嘴能减弱上表面气体的流动分离,减小漩涡尺度,有利于抑制涡振;双边箱式Π型梁下表面周期性脱落并移动的漩涡是其扭转涡振的驱动性因素。

积雪条件下箱型桥梁断面气动力特性数值分析和风洞试验

以某斜拉桥为例,基于欧拉-欧拉理论,采用单向耦合的方法数值模拟风速为10,15,20 m/s条件下的桥面积雪的不均匀分布。同时,通过风洞试验研究3种不同风速下积雪的不均匀分布对主梁三分力系数、涡激振动性能以及颤振导数的影响。结果表明,积雪的沉积、侵蚀与壁面摩擦速度有紧密的联系,桥面背风侧积雪侵蚀量明显比迎风侧侵蚀量小,在尾流处侵蚀量最小。积雪对主梁的三分力系数影响较大,升力系数与扭矩系数绝对值增大40%左右,阻力系数绝对值增大15%左右。由于积雪作用,主梁+3°竖向涡激振动消失,同时,颤振导数A*4曲线斜率由负变为正,且不同风速下的积雪形状影响较小;当无量纲折减风速增大到一定程度时,H*2曲线相对平缓,而H*4基本保持不变。

超宽桥面双提篮梁拱组合桥梁总体设计

梁拱组合桥梁作为一种新颖的结构体系,在一定跨度范围之内具有很强的竞争力。对某主跨80 m、单幅宽度达45 m的连续梁拱组合桥梁进行了总体设计研究。为达到安全、经济、美观等设计目标,同时考虑到本桥长宽比较小、城市综合管沟需穿过主梁等特殊设计情况,采用双提篮拱、单箱多室结构(中间箱室兼作管沟通道)。通过结构构造和施工措施,实现其受力合理性;通过三维空间分析,对结构的受力和安全性进行论证,为同类桥梁的设计积累一定经验。

基于多因素耦合影响的薄壁梁材料非线性分析

综合分析了薄壁梁受轴向拉压、弯曲、剪切、扭转和翘曲以及轴力二次效应等耦合效应,根据Von Mises屈服准则及Prandtl-Reuss增量关系,推导出理想及强化弹塑性材料薄壁梁单元的增量本构关系.应用虚功原理,建立了薄壁梁单元精确模型的弹塑性增量刚度矩阵,并用高斯(Gauss)积分数值分析方法求得了该刚度矩阵,实现了薄壁梁多因素耦合影响下的材料非线性分析.通过与实体模型的算例比较,进一步验证了模型,说明该模型在薄壁杆系结构计算分析中,具有实体或其他模型无法替代的优点.

穿越不良地质段山岭隧道动力模型箱设计及其试验验证

在地震模拟隧道振动台模型试验研究中,模型箱设计合理与否,将直接关系到隧道结构动力响应数据的可靠性。以高烈度地震区穿越不良地质地段山岭隧道工程为依托,主要设计了穿越基覆交界面隧道整体式刚性模型箱和穿越活动断层隧道错动式刚性模型箱,通过模态分析,分析了土-箱共振和箱体承载力问题,提出了模型箱加固技术方案,避免模型土-模型箱结构的共振和承载力不足的问题。采用8 m×10 m大型振动台开展两种不同条件下山岭隧道结构动力响应研究,试验及分析结果表明两种不同地质条件下振动台模型箱具有良好的边界性能,提高了不良地质段隧道结构动力响应的试验结果的可靠性,为同类地震动模型试验模型箱研究奠定了基础。

工程边坡失稳处治中的仿真模拟技术应用实例

对一大型工程滑坡,采用了抗滑桩加箱型抗滑明洞整合支挡结构,应用仿真模拟技术对支挡结构及其施工过程和边界条件及其变化过程进行模拟,对结构的受力动态建立模型,进行分析计算,并将分析计算结果应用于工程设计和施工之中。

隧道-洞口滑坡体系受力特征及变形模式

随着我国高速铁路在西部地区的大规模建设,隧道在线路中所占的比例越来越高,洞口隧道在滑坡作用下产生的病害越来越严重。然而,我国目前在隧道-洞口滑坡体系设计中没有可供参考的受力变形模式,因此本文以隧道-洞口滑坡为研究对象,通过对云南功东高速公路中隧道-滑坡工程实例的总结及工程地质模型的建立,对滑坡推力作用下的隧道变形模式进行研究,得到如下结论:(1)将隧道-洞口滑坡分为与滑面相交和下穿滑体两种模式,与滑面相交的隧道直接受到剩余滑坡推力的作用,而下穿滑体的隧道主要承受附加荷载的影响;(2)位于滑体内隧道承受围岩压力、滑坡推力和岩土抗力的作用,可将洞口有刚性支撑的隧道-滑坡结构简化为简支梁,无刚性支撑作用下的隧道-滑坡结构简化为悬臂梁;(3)下穿滑体隧道在附加荷载的影响下,拱部承受多余的压力而受到偏压作用,拱顶形成受拉区域,出现拉张裂缝。

佛山市105国道顺德段桂洲大道跨线桥鱼腹式箱梁设计

通过105国道桂州大道跨线桥预应力混凝土等截面鱼腹式连续箱梁的设计,介绍了此类桥梁的布置方式、结构设计、景观设计和主要技术特点,对同类桥梁的设计提供指导、借鉴作用。

佛陈大桥(扩建)的轻型组合桥面结构设计

佛陈大桥(扩建)连续钢箱梁的桥面采用各向异性钢桥面铺装,为解决钢桥面疲劳裂纹和铺装易损坏的问题,从耐久性出发,转变桥面铺装的设计思路,结合钢箱梁的结构设计,引入了轻型组合桥面结构,在扩建右幅桥试验性地采用超高韧性混凝土(STC)和沥青磨耗层组合铺装结构,提高铺装下层的设计年限和钢桥面的抗疲劳寿命,从而降低铺装层的养护成本和生命周期总成本。通过模型试验,验证该轻型组合桥面结构的抗裂能力,能达到设计要求。

大跨径混凝土连续梁桥整体顶升施工分析

横潦泾大桥主桥为主跨125m的变截面预应力混凝土连续箱梁桥,由于苏申外港线航道整治,为满足Ⅲ级航道通航尺度的要求,该桥采用整体顶升技术将桥梁整体抬高约1.58m。为保证顶升期间梁体应力变化在安全范围内,采用有限元软件建立支座处箱梁节段实体分析模型及三维变截面梁单元模型,分析顶升期间梁体受顶部位的局部应力及顶升不同步引起的梁体应力,并进行顶升过程应力监测。结果表明:主梁受顶局部底板应力较大,将局部底板厚度由0.7m增至2.0m;顶升前、后梁体整体应力保持在±0.72 MPa以下,满足梁体应力的安全储备要求;顶升后,该桥的顶升位置偏差均小于0.005m,满足设计要求。该桥改造后已安全运营5年,主体构件未发现新裂缝,结构整体安全,证实了超百米级连续梁桥整体顶升的可行性。

带高防护结构的边箱叠合梁斜拉桥涡振性能及抑振措施研究

为研究跨铁路站场的带高防护结构边箱叠合梁斜拉桥的涡振性能及抑振措施,开展1:50节段模型涡激振动风洞试验研究。试验分析风攻角(+3°,0°和-3°)以及防护结构对主梁涡振性能的影响。在此基础上,综合测试水平稳定板、梁底稳定板、风嘴、改变防护结构透风率等气动措施对桥梁涡振性能的提升效果。试验结果表明:带高防护结构的边箱叠合梁涡振性能较差,3个风攻角工况均出现了大幅竖向涡激振动;防护结构以及断面本身较钝的外形造成了主梁的气动不稳定,考虑到其本身较明显的钝体效应,建议在断面两侧安装风嘴;采用风嘴+两道梁底稳定板的方式能显著提高主梁涡振性能;在安装风嘴的基础上,增大防护结构下部实心段的透风率能够较好的控制主梁涡激振动。

重载路下综合管沟-箱梁结构集成化设计的分析

随着地下空间的迅速发展,地下工程与市政道路工程、管线工程的相互叠加交叉的情况越来越多。该文以2010年上海世博会世博园区世博轴与北环路的交线工程为例,提出了重载路下综合管沟-箱梁集成化结构的设计技术,实现了市政工程与地下大空间建筑工程集成的范例,并采用数值计算的方法,验证了结构的承载力和变形能力。