大跨度铁路桥附属构件对不同宽高比矩形断面涡振性能的影响

在已建成的大跨度鳊鱼洲长江大桥原设计宽高比为6.7∶1的四线铁路桥矩形箱型主梁断面的基础上,通过调整断面宽高比,设计宽高比为4∶1的二线铁路和宽高比为9∶1的六线铁路桥矩形箱梁断面。通过节段模型风洞试验,在0°,±3°和±5°风攻角的均匀来流下,对以上3种常用二线、四线和六线铁路桥矩形箱梁断面与对应相同宽高比纯矩形断面之间的涡振特性关系,以及铁路桥附属构件对不同宽高比矩形断面涡振性能的影响进行研究。结果表明:在宽高比分别为4∶1和6.7∶1的矩形断面上布置铁路桥附属构件能增大断面在负风攻角下的涡振振幅,在-5°风攻角下竖向涡振振幅增大率高达277.5%,但对正风攻角下的涡振响应起到一定的抑制作用,而在宽高比为9∶1的矩形断面布置六线铁路桥附属构件则能明显增大该断面在各风攻角下的涡振振幅,其扭转涡振振幅增大率均在48.3%以上;铁路桥附属构件对矩形断面涡振性能的降低作用随着断面宽高比的增大而提升,针对气动外形较钝的二线和四线铁路桥箱梁,可参考相似宽高比矩形断面涡振特性,并重点考察箱梁在负风攻角下的涡振响应,而针对宽高比较大的六线铁路桥箱梁,由于附属构件影响较大,参考相似宽高比矩形断面涡振特性的意义较小,均应详细研究其在各风攻角下的涡振性能。

复杂工况条件下大跨径桥梁拱梁结合段吊装技术研究与应用

在某些特定环境下大跨径桥梁施工过程中,拱肋吊装施工阶段由于受限于复杂地理位置及工况,导致安装过程产生较多难点。通过研究分析,采取对原设计节段的再划分,解决拱肋节段的陆路运输受限问题、建立三维模型分析及优化解决吊点设置等一系列施工方法,以确保复杂的异形拱肋吊装作业顺利进行。

大跨径变截面钢箱梁加工技术研究

钢箱梁因其跨径大、工厂化机械制造效率高、可靠性高等优点在城市立交桥和跨线桥中被广泛采用,然而受现场施工条件、大节段运输困难和易变形等因素影响,分节段制造及精确定位拼装控制变形和减小焊接误差成为这类钢箱梁厂内加工的重点。该文结合石家庄市北片区南水北调大桥项目,对大跨径变截面钢箱梁加工技术展开研究,并研制出钢箱梁厂内加工仿真预拼装装置,有效控制梁段制作的尺寸误差,提高现场施工效率,可为类似的大跨径边界钢箱梁厂内加工拼装项目提供借鉴和参考。

基于实桥测试的大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段传力机理

为研究大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段的传力性能和纵桥向应力传递路径,以韩庄运河特大桥为工程背景,通过实桥测试与数值模拟相结合的方式,分析主梁钢梁-混凝土梁结合段应力分布与传递规律。对钢板和混凝土进行应变监测,获取其应力分布与传递规律;采用软件ABAQUS建立钢梁-混凝土梁结合段精细化有限元计算模型,对比分析实桥数据与计算模型分析结果。结果表明:在钢梁-混凝土梁结合段应力从承压板传递到混凝土梁的过程中,随距承压板距离的增大,应力逐渐减小,混凝土梁段应力最小;承压板的最大应力出现在预应力锚固处,越接近承压板中心和承压板边缘,应力越小;承压板顶部整体应力在吊装阶段较大,底部应力在张拉阶段较大,现场采集数据与有限元模型应力传递规律一致。

超长多跨预应力连续梁桥合龙方案优化设计

整体性好、行车舒适性高的超长多跨预应力连续梁桥越来越多地被工程采用,但其施工过程中往往面临多次体系转化,合龙方式、时间、顺序等则对施工与成桥阶段结构力学行为具有显著影响。针对超长多跨连续梁桥的合龙方案设计,以某全长864.98 m的超长多跨预应力连续梁桥的施工顺序选择开展研究,通过拟定7种不同方式的合龙顺序,利用有限元仿真分析各个施工阶段荷载与约束的转换,分析不同合龙方案下的成桥应力、挠度、支座位移等关键结构行为,比较评估合龙方案的优劣。研究结果表明,从“两侧向中间”的合龙顺序使得成桥的线型与应力变化较小,是最为合理的合龙方案制定原则。

悬挂式单轨大跨连续梁关键构造研究

悬挂式单轨作为一种新型轨道交通制式,具有建设周期短、适应性强、造价低、占地少、美观舒适度高等特点。本文针对悬挂式单轨大跨连续梁的轨道梁截面形式及线间横向连接等关键构造展开研究,分析不同轨道梁截面形式对车桥耦合动力特性的影响及对结构刚度、应力状态的影响,研究线间横梁截面形式及横梁分布数目对整体刚度和应力水平的影响。结果表明,轨道梁采用顶箱+侧箱组合截面时,结构能体现出更好的抗弯、抗扭性能;横梁采用闭口箱型截面时,结构的横向整体刚度更优;跨中横梁数目以及空间分布方案应综合考虑经济性与安全性。研究成果可为相关设计提供借鉴。

设置分段式声屏障桥梁的涡振幅值反演方法

大跨桥梁的涡激共振常采用节段模型风洞试验进行测量,但节段模型试验建立在二维理论上,当桥梁由于分段式声屏障导致沿跨向存在多种气动外形时,涡振响应难以通过节段试验直接测量.本文基于线性涡激力模型提出考虑多气动外形影响的节段-实桥涡振幅值反演方法.首先,分别对带屏障与无屏障段截面进行节段模型风洞试验;然后,通过ANSYS谐响应分析,反演全跨布置与不布置屏障两种工况的实桥涡振幅值,获得对应的涡激荷载幅值;最后,根据声屏障实际布置位置分段施加涡激荷载,得到设置分段式声屏障桥梁的实桥涡振响应,并基于本文方法对不同声屏障布置方案进行了参数分析与讨论.试验结果表明:全封闭声屏障会显著降低主梁抗风性能,屏障的分段布置对整体涡振影响较大;本文方法可通过节段模型试验结果直接估算多气动外形桥梁的全桥涡振响应,声屏障布置应在满足降噪条件下尽量布置于边跨,若布置长度超过桥塔位置,须尽量缩短布置长度以减小涡振响应.

基于成桥施工偏差的大跨度铁路桥梁线路纵断面设计适应性分析

大跨度铁路桥梁成桥线形与设计线形易产生偏差,通常需根据成桥线形变更线路纵断面;同时,大跨度铁路桥梁受荷载作用呈现明显的动态大变形特征,导致桥梁服役期间线路纵断面仍难以与设计纵断面匹配,影响其后续的线路养护维修。结合某大跨度公铁两用桥梁,介绍现有考虑成桥施工偏差的线路纵断面设计方法,并考虑温度、列车载重等常规荷载激励,开展基于中点弦测法的轨道几何形位评估和基于动力仿真的列车舒适性评价,以分析服役期间不同线路设计纵断面对桥梁线形变化的适应性。结果表明:降温导致跨中等效竖曲线半径减小,拟合调整大跨度桥梁线路纵断面时,应重点关注降温荷载对车辆运行平稳性的影响;桥梁结构整体受力变形所引起的车体垂向振动加速度变化不超过0.05 m/s^(2),线形平顺性主要由线路设计纵断面本身控制;相比多坡段纵断面,多项式拟合设计的线路纵断面消除了变坡点和竖曲线,从而减小线路纵断面引起的列车车体振动响应。

高速铁路大跨度钢桁架桥接触网关键技术研究

近年来,由于复杂路网下高速铁路需跨越江河湖海,大跨度钢桁架桥不断涌现。大跨度钢桁架梁纵向伸缩量大且变位复杂,接触网在设计过程中应充分考虑钢桁架梁的伸缩与变位特征对其产生的影响,研究大跨度钢桁架桥梁接触网设计多因素配合机理和数学计算,以确保高速铁路大跨度钢桁架桥上接触网的正常、安全工作。通过对大跨度钢桁架桥梁体纵向伸缩与接触网锚段布置配合间的跨度、温度、锚段补偿方向等关键因素数据进行分类,采用多因素敏感性分析的方法,推导出接触网张力补偿装置在钢桁架梁伸缩及线涨伸缩共同作用下坠砣最大行程变化量、补偿装置b值与a值安装曲线等计算公式。通过典型工况计算对比发现,缩短锚段长度能有效改善钢梁伸缩对接触网影响;采用对比法研究大跨度钢桁架桥在不同接触网锚段布置方式下钢梁伸缩对张力补偿装置的影响大小,提出了720 m以下、720~849 m、850~1 900 m及1 900 m以上4种不同跨度钢桁架桥的接触网最优锚段布置方式。本文相关研究及计算公式可为高速铁路大跨度钢桁架桥上接触网平面布置、张力补偿装置安装参数选用等关键技术提供一定理论支持。

基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应预测

传统大跨度桥梁抖振响应计算是基于颤抖振理论,并借助节段模型测压或测力试验进行,目前鲜有通过节段模型测振试验实现桥梁抖振响应预测的报道。基于抖振分析理论推导了考虑三维效应的两波数抖振力,并根据综合传递函数的概念提出了基于节段模型测振试验的大跨度桥梁抖振响应预测方法。以某流线型箱梁悬索桥为例,通过节段模型及全桥气弹模型试验研究了该预测方法的精度及可行性。结果表明:结构展宽比对综合传递函数识别精度存在影响,展宽比越大,识别精度越高。即使在湍流积分尺度并未远大于结构宽度的前提下,增大模型展宽比可有效减弱三维效应的影响。基于节段模型测振试验识别综合传递函数的方法可用于大跨度桥梁抖振响应的预测,该方法预测结果偏于保守。

张靖皋北航道桥主梁气动选型研究

张靖皋长江大桥北航道桥为主跨长1208 m、主梁宽47.7 m的大跨径钢箱梁悬索桥。桥梁跨度大、主梁宽高比大,导致该桥对风的作用极为敏感。为有效提高该桥的涡振稳定性和颤振稳定性,采用1:50节段模型风洞试验,对多种气动抑振措施组合进行了研究。试验对比了不同气动措施,包括检修车轨道、导流板、上中央稳定板、水平稳定板和检修道栏杆对涡振性能的影响,同时验证了相对应的颤振稳定性,最终确定了一个可以在各风攻角下完全消除主梁涡振、并满足颤振设计要求的气动抑振组合措施。研究成果对采用整体箱梁的大跨度悬索桥的气动性能设计具有重要的参考意义。

大跨度斜拉桥钢-混结合段局部受力预测方法

为避免斜拉桥出现应力过于集中而导致事故的发生,提出大跨度斜拉桥钢-混结合段局部受力预测方法。根据不同结构的钢-混结合段构造方式与特点,确定传力模式和传力路径,明确各部件的受压状态;通过建立有限元分析模型,探究混凝土、钢箱梁和剪力钉的材料特征,在不同工况下的效应组合作为有限元的分析依据,选择钢板与混凝土的合适单元类型设置边界条件,经过模型修正后确保预测结果更加精准。经过试验结果表明,所提方法的预测结果与实际计算结果相符,混凝土横桥应力的预测最大仅为0.7 MPa,钢板的受力预测最大误差为4.3 MPa,能够准确反映结合段的应力分布规律。

大跨度拱桥变截面吊杆索力的分析与识别

上海亭枫公路跨平申线航道的三跨30 m+120 m+30 m连续钢桁架拱桥采用变截面吊杆,其施工过程索力的准确识别具有一定的技术难度,需要有效的理论分析结合实际工程经验来解决。利用等截面吊杆索力的计算公式,结合SAP2000变截面吊杆有限元模型的参数分析结果,推导出不同规格的吊杆基准等效长度。根据吊杆基准等效长度和实测频率,采用一端固定、一端铰接的索力计算公式计算索力,并与相应阶段的设计索力进行比较,可以得到主桥吊杆索力基本符合设计要求。

公路大跨径高墩连续钢构变截面现浇箱梁施工关键技术研究

我国公路桥梁建设多整合立体交通模式形成大空间、大范围的施工跨径体系,高墩、大跨径成为基本要求。为适应此种工程需求,在施工过程中采用连续钢构变截面现浇箱梁技术成为工程施工的常见手段。文章对公路大跨径高墩连续钢结构变截面的浇箱梁施工的关键技术进行深入研究,解决浇箱梁施工中的难点,提出实施方案,为相关领域工作人员提供参考。

型钢混凝土吊挂柱施工技术应用

文章以苏州工业园区微软二期办公楼项目为例,介绍了采用盘扣式支撑体系模拟设计受力分析,将原设计方案——吊挂柱区域结构施工顺序由屋面层至二层的逆作法施工,更改为自下而上的施工顺序。从施工方案选择、设计计算、现场安装、拆卸等过程中需要注意的事项,通过实际施工和分析研究,着重介绍了型钢吊挂柱施工方法,并叙述了相应的控制措施,在符合原设计受力情况下降低了施工难度,保证了施工质量和安全,节约了材料和工期,可为类似项目提供参考。

不同主梁断面形状的大跨度桥梁颤振机理研究

基于线性颤振分析理论 ,考虑结构的动力特性和作用在结构上的气动力随风速以及结构变形的非线性变化因素 ,提出了大跨度桥梁的三维非线性颤振分析方法。运用该方法对具有流线型和钝体主梁断面的大跨度桥梁进行了各项非线性颤振分析 。

平板断面扭弯耦合颤振机理研究

基于二维三自由度耦合颤振分析方法,对平板断面经典扭弯耦合颤振的颤振驱动机理和颤振形态进行了深入研究。研究结果表明经典扭弯耦合颤振仍然是由气动负阻尼驱动的,“气动刚度驱动”的机理解释是不正确的,而气动负阻尼主要来源于系统扭转和竖向自由度运动之间的耦合效应。颤振形态矢量的分析结果显示经典扭弯耦合颤振发生时竖向自由度参与程度较高,表明扭转和竖向自由度的耦合效应相当强烈。对颤振形态同结构扭弯频率比以及颤振形态同结构颤振性能的关系进行了分析,虽然颤振形态同结构扭弯频率比之间存在简单、唯一的对应关系,但颤振形态同结构颤振性能的关系则比较复杂。最后对发生于平板断面的竖弯形态颤振的机理进行了探讨。

大跨度桥梁主梁节段模型非平稳抖振时域模拟与分析

针对台风非平稳性显著的特征,开展大跨度桥梁主梁节段模型非平稳抖振时域模拟与分析。基于准定常理论,拓展了桥梁非平稳气动力模型,并通过阶跃函数进行了非平稳自激力的时域化。在此基础上,采用谐波合成法模拟了台风非平稳脉动风场,从而进一步开展了主梁节段模型的非平稳抖振响应时域分析,并与平稳理论分析结果进行了对比。研究结果表明:非平稳气动自激力可采用二维阶跃函数法进行时域化,并通过时变平均风速反映流体记忆效应的强度;桥梁非平稳静风位移与抖振位移RMS值均明显大于平稳抖振分析结果。因此,台风作用下大跨度桥梁的抖振响应分析有必要充分考虑非平稳特征的影响。

杭州湾南航道独塔斜拉桥抗风性能试验研究

杭州湾大桥为目前世界最长的跨海公路大桥,主桥包括南航道和北航道两座大跨度桥梁,抗风稳定性是控制主桥设计和施工的主要因素。采用单梁法力学计算模型对杭州湾南航道独塔斜拉桥成桥状态及施工状态进行动力特性分析,并通过节段模型风洞试验方法进行了测振试验和静三分力试验,即可测定颤振临界风速、气动导数、涡激振动响应、抖振响应和静力三分力系数,据此分析评估该桥的抗风性能。风洞试验结果表明:该桥具有较好的抗风稳定性。

合肥新桥国际机场航站楼结构设计

合肥新桥国际机场航站楼结构超长,平立面布置复杂.对该工程结构设计中的关键技术问题进行了介绍,包括结构体系选择、荷载分析、抗震设计分析、超长结构温度影响、大尺寸钢箱型截面壁板稳定研究和转换节点性能研究等,解决了箱型截面与立体桁架的转换、预应力钢筋混凝土梁与钢骨柱的连接、单层索网式玻璃幕墙与主体结构共同工作等问题,简化了复杂体型建筑的结构布置,提高了结构整体性能.工程所采用的结构体系及节点连接构造对于其他大型公共建筑具有很好的借鉴作用.