高速铁路大跨钢桁加劲连续刚构桥长期变形影响因素研究

为研究钢桁长度和高度以及合龙顺序和顶推力对钢桁加劲连续刚构桥长期变形的影响,以某在建钢桁加劲连续刚构桥为对象,采用有限元软件建立实体模型,考虑混凝土收缩徐变作用,对恒载作用下运营20年内的变形进行分析,系统分析钢桁长度和高度对连续刚构桥长期变形的影响程度,同时利用结构力学原理推导不同合龙顺序下的顶推力解析式,探讨合龙顺序和顶推力对连续刚构桥长期变形的影响。结果表明:钢桁长度和高度的增加均可使挠跨比下降,均能提高桥梁的整体刚度,考虑到实际结构受力及施工难度,建议钢桁长度在桥梁中跨长度的3/4~7/8范围内选择,挠跨比下降42.3%~44.1%,为避免出现设计过于保守的情况,建议钢桁高度取12 m,挠跨比下降43.8%;推导出不同合龙顺序下的顶推力解析式,只与桥墩和主梁的参数有关,计算简便、概念清晰,可指导实际工程中顶推力的确定;不同合龙顺序对钢桁加劲连续刚构桥长期变形的影响较小,施加顶推力后可明显改善钢桁加劲连续刚构桥的长期变形,建议在施工过程中采用先中后边的合龙顺序,同时施加顶推力,在运营20年时边跨和中跨最大竖向变形分别下降34.6%和34.2%。

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。

一座大跨弧形变高度钢桁架人行天桥设计研究

以某大跨弧形变高度钢桁架人行天桥为设计背景,通过建立空间有限元模型,与取消竖杆后的钢桁架、等高度钢桁架和钢管桁架进行对比分析,得出:当节间距较小时,竖杆对整体竖向刚度的影响小于对整体结构质量的影响,取消竖向后可以增加结构的固有频率;弧形钢桁架会导致整体竖向刚度下降,常规条件下宜选用等高度桁架形式,可降低桁架高度,节约用钢量;钢管桁架能更好地发挥材料特性,较箱形桁架能较大地发挥截面特性,能减少用钢量和焊接工作量。研究结果可为今后同类人行天桥提供一定的借鉴和参考意义。

铁路变高度连续钢桁梁桥检修车结构设计

研究目的:桥梁养护和维修是保障桥梁寿命和行车安全的一项非常重要的工作,南昌枢纽东新赣江特大桥为变高度连续钢桁梁桥,也是目前我国跨度最大的铁路四线钢桁梁桥,本文旨在研究能安全爬坡、过跨,同时满足该桥起升高度大、横向跨度大、防电性能要求高等需求的检修设备结构设计方案。研究结论:本文研究的检修车结构方案:(1)通过电控插拔销装置,可实现检修小车步履式走行,无需作业人员到弦杆上操作,同时小车与轨道之间安装了反滚轮装置,提高了施工作业和走行的安全性;(2)通过将走行轮箱制作成拱形,实现了检修小车的过跨行走,一台检修车即可完成全桥检修工作,可有效降低成本;(3)侧面悬挂工作台采取轻质可伸缩的桁架式吊笼,并在桁架上采用限位保护装置,可实现上弦侧面及腹杆的全面、安全检修;(4)本文介绍的技术方案可供变高度、横向跨度大的同类型钢结构桥梁检修设备设计提供参考。

钢桁架连梁耗能性能试验研究及损伤分析

根据两组钢桁架连梁在反复荷载作用下的试验结果,对该新型连梁的破坏形态、滞回性能、耗能能力和累积损伤模型等进行了分析,探讨了钢桁架连梁累积损伤的发展过程和损伤发育规律,通过损伤模型计算的破损结果与试件实际破坏特征对比,讨论了跨高比对连梁损伤发展的影响。结果表明:有交叉腹杆的连梁,跨高比越大,其耗能能力、承载力以及变形均较大,但其损伤发展相对较快。

镇江大港体育馆钢结构设计

镇江大港体育馆钢屋盖采用变高度管桁架结构体系,其屋盖和墙面组成一个整体,在充分考虑建筑空间要求与结构传力特点的基础上,优化布置次桁架和支撑体系,加强了管桁架结构体系的空间受力性能。通过灵活布置铰支座、X向弹簧支座、Y向弹簧支座和双向弹簧支座四种形式的支座,保证钢结构整体刚度和受力性能处于最优状态。

平面预应力钢桁架优化设计和最优高度研究

以钢桁架结构的造价为目标函数,采用罚函数的方法,对给定的平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架计算模型进行优化设计,通过对大量计算结果的研究,得出了几种跨度下的平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架的最优高度。对于相对较小的荷载,可以找到平行弦平面钢桁架及平行弦平面预应力钢桁架的经济高跨比范围。

错列桁架体系高层钢木混合结构整体稳定性多因素分析

错列桁架体系高层钢木混合结构住宅是一种新型的绿色住宅。通过建立8个结构模型,考虑材料非线性和几何非线性对结构整体稳定性进行分析,研究结构材料、高宽比、不同抗侧力体系等因素对该结构整体稳定性的影响规律,探讨该体系合理的结构形式及布置。

空间倒三角形管桁架的整体稳定研究

空间倒三角形管桁架的稳定性直接影响其承载力。针对不同跨度的空间倒三角形管桁架,按静力分析结果确定截面参数,然后以管桁架结构的高跨比和宽高比作为变量建立了96个结构模型,利用有限元软件进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。结果表明:高跨比的增大可以提高管桁架的稳定承载力,但结构会出现静力承载力小于稳定承载力的现象;宽高比对管桁架的稳定承载力影响较小,当高跨比不小于1/15时,一定范围内其宽高比的减小可以增大管桁架的稳定承载力,当高跨比小于1/15时,宽高比的减小可以降低管桁架的稳定承载力;同时,对75 m跨度的管桁架设置了中部空间侧向支撑,结果表明侧向支撑能大幅提高结构的稳定性。

福厦客运专线乌龙江特大桥主桥方案研究

福厦客运专线乌龙江特大桥跨越乌龙江,为新建福州至厦门客运专线铁路重点控制工程,主桥桥址建设条件复杂,孔跨布置边界条件较多。为选取合理的主桥桥式方案,遵循"安全、实用、经济、美观"的设计原则,对高低塔混合梁斜拉桥、钢桁梁悬索桥两种桥式方案进行对比分析,综合考虑施工难度、景观效果、工程造价等因素,选定(72+109+432+56+56)m高低塔混合梁斜拉桥为推荐方案。该桥建成后,将成为世界上首座大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。

大高宽比核心筒超高层结构设计关键技术

大高宽比核心筒超高层结构具有整体刚度弱,横风向风振明显等特点。提出了此类结构从结构体系、结构构件以及围护构件几方面的解决方案。以某大高宽比核心筒超高层结构为例,结构高度为249.4m,其核心筒高宽比达到19.7。详述了结构的静力、动力特性,以及设计的关键点。通过风洞试验、弹性分析,表明结构的承载力可以满足设计要求,且刚度合理。通过动力弹塑性分析,验证结构在罕遇地震下的结构承载机制和塑性铰出现顺序。对于加强层和内埋型钢的混凝土核心筒进行了针对性设计,确保伸臂桁架和核心筒有效连接,通过加强层楼板应力分析,验证了结构平面刚度满足内筒与伸臂桁架的共同作用。阐述了矩形钢管混凝土外框柱及型钢梁的设计方法。通过上述分析总结,为类似项目提供参考。

邯郸文化艺术中心整体悬挑钢桁架设计

邯郸文化艺术中心包括博物馆、大剧院、城规馆和图书馆,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构与钢结构的混合结构。博物馆和图书馆利用多层结构高度形成整体悬挑钢桁架体系,具有悬挑尺度大、荷载重、空间造型复杂、传力路径不直接、竖向刚度分布不均匀等特点。针对结构特点,对重要构件提出了更高的性能目标。采用有限元软件ETABS和SAP2000建立空间模型,对悬挑钢结构进行了整体设计和各种补充分析,包括竖向地震效应分析、钢结构稳定分析、连续倒塌分析、重要剪力墙应力分析、楼板应力分析等。着重解决了大悬挑结构的安全性和结构冗余性,并提出相应的构造措施和节点做法。项目已投入使用,结构受力性能良好,结构体系安全可靠。

常泰过江通道专用航道桥方案比选

以常泰过江通道专用航道桥为背景,对主跨300m级的中等跨度公铁两用桥梁桥型方案进行研究比选。选取变高钢桁梁桥、刚性梁柔性单拱桥、刚性梁柔性三拱桥、钢桁梁斜拉桥4种方案进行对比。由于钢桁梁斜拉桥方案需设置2个90m的边跨以满足结构刚度的要求,造价较高,因此不予考虑。建立另外3种桥型方案的空间有限元模型,对比各方案的静、动力性能,并考虑施工和运营维护难度、经济性等各因素进行综合分析。结果表明,刚性梁柔性三拱桥方案在结构刚度、结构受力、工程施工、经济性等方面具有良好的优势。该方案可作为主跨300m级中等跨度公铁两用桥梁优选的桥型方案。

吊点高度对大跨度钢管桁架的性能影响分析

通常在以往的钢构件吊装时吊点高度的选择根据经验来判断,而对于超大跨度的钢构件吊装则需要更多的理论为基础,确定出合理的吊点高度,给出构件在吊装过程中的性能变化,确保施工安全性和经济性。以在建的杭州国际博览中心项目为载体,给出了72m大跨度钢管桁架合理的吊装方法,分析了吊点高度对钢管桁架受力性能的影响。

成贵铁路菜坝岷江大桥连续钢桁梁设计研究

成贵铁路为时速250 km客运专线,菜坝岷江大桥主桥受通航限界、航空限高等因素控制,采用(140+224+140)m变桁高连续钢桁梁跨越岷江主航道,桥面系采用连续纵梁的纵横梁+混凝土道砟槽板结构体系。本桥为国内铁路首座采用变桁高主桁的连续钢桁梁,为解决限高条件下高速铁路连续钢桁梁设计关键问题,对主桁结构型式、桥面系构造等技术问题进行了专项研究。通过调研国内外已建钢桁梁的结构构造,对主桁采用平行弦加劲及变桁高型式对比分析,综合比较两种结构型式用钢量和刚度可知,在竖向刚度相同情况下,主桁采用变桁高型式具有更好的经济性;通过对纵梁断缝设置、变桁高段横梁构造、纵梁下料长度分析,提出纵梁安装时预设伸长量、变桁高段采用桁架式横梁并设置制动撑架等构造措施,有效改善了连续纵梁的纵横梁体系结构受力。大桥设计满足高速铁路静动力受力要求。

立体预应力钢桁架优化设计及最优高度研究

以钢桁架结构的造价为目标函数,采用罚函数的方法,对倒三角形立体钢桁架及倒三角形立体预应力钢桁架计算模型进行优化设计。通过对大量计算结果的研究,得出了几种跨度下立体钢桁架及立体预应力钢桁架的最优高度。对于相对较小的荷载,可以找到立体钢桁架及立体预应力钢桁架的经济高跨比范围。

约束形式对高墩变截面钢桁架桥抗震性能影响的探讨

以某高墩上承式变高度钢桁架桥为工程背景,探讨了大震作用下墩梁固结、墩梁固定、墩梁间设置阻尼器3种模型对高墩大跨钢桁架结构抗震性能的影响,通过分析比较,结果表明设置阻尼器的减震模型在墩底横、顺桥向内力及墩顶位移方面均表现出一定的优越性。为今后该体系桥梁的设计提供参考。

箱桁组合钢梁斜拉桥剪力滞效应分析

以某在建大跨度公铁两用斜拉桥为背景,建立了箱桁组合整体有限元模型。对整体钢箱桥面的剪力滞效应进行了分析,并研究横隔板间距、桥面板厚度和箱梁截面高度等参数对桥梁剪力滞效应的影响规律。结果表明:箱桁组合钢梁中整体钢箱桥面存在一定的剪力滞后现象,边跨由于应力水平较低和支座处受力复杂导致剪力滞后效应较明显,过渡墩支点处最大应力不均匀系数为9.27;中跨大部分节段剪力滞后效应较小,顶板应力不均匀系数在1.06左右,底板应力不均匀系数在1.09左右,顶板应力均匀程度高于底板;从中跨跨中向桥塔方向,应力不均匀系数逐渐减小;随着横隔板间距、桥面板厚度和截面高度的增大,顶、底板应力不均匀系数减小,其减小值在5%以内。

西安香槐六路瀟河桥钢桁梁结构型式比较研究

香槐六路漏河大桥是一座城市主干道双层特大桥,主桥采用六跨57.5 m+71 m+120 m+120 m+70 m+57.5 m变高连续钢桁梁结构,桥梁采用双层桥面,上层桥面为机动车道,宽度25 m,下层桥面为人行通道,宽度11 mo该桥具有大跨度、宽桁架、变高连续、双层桥面等特点,主要介绍桥梁设计方案的比选经过,最终确定采用双层变高连续钢桁连续梁结构,该方案结构可靠、功能适用、构造简洁,为今后类似桥梁的方案设计提供借鉴和参考。

非对称变高度连续钢桁梁桥受力性能研究

非对称变高度连续钢桁梁桥结构形式复杂,为了明确该类桥的受力特点,验证其结构形式及受力状态是否满足实际工程需求,以某工程实例,应用midasCivil有限元软件建立成桥状态下的全桥模型,并对其进行计算分析.结果表明,上、下弦杆产生的竖向位移主要受恒载与活载作用影响;上、下弦杆的应力大小主要受恒载与活载影响较大,温度及横向风力影响较小,根据不同杆件处的应力大小,在截面设计上提出了相关建议;在各荷载工况下,该桥上、下弦杆的位移及主桁各结构的应力均满足规范要求,结构设计满足实际工程要求.