大跨度悬挂式单轨钢箱组合梁总体设计及关键技术研究

悬挂式单轨是一种轻型、中速、低成本的新型轨道交通方式,结构轻盈、美观,但是当跨越河流、沟壑等障碍时,存在明显短板。从结构受力、运行安全角度出发,提出一种在斜拉桥的主梁上架设轨道墩柱和轨道梁的新型组合梁结构方案,突破常规悬挂式单轨跨越能力受限的壁垒。为研究斜拉桥主梁与轨道梁墩柱结合部位复杂的受力情况和传力路径,采用ANSYS软件分别建立钢箱梁区段和混凝土箱梁区段有限元模型。结果表明:钢箱梁区段,墩柱荷载主要传递给与之直接相连的横隔板以及中腹板,其中,横隔板受力比较均匀,中腹板受力主要集中在以墩柱为中心,半径约2 m的范围内,基本可以传递至钢梁底板。墩柱轴力的58%传递给与之直接相连的横隔板;墩柱横桥向弯矩的传递过程中,58.8%的剪力传递给与之直接相连的横隔板;墩柱顺桥向弯矩的传递过程中,53.4%的剪力传递给中腹板;混凝土箱梁区段,墩柱荷载主要传递给与之直接相连的混凝土腹板、横隔板。混凝土受力主要集中在以结合面为中心,半径约2 m的范围内,墩柱荷载在结合面以下约0.5 m的范围内基本完成传递,墩柱轴力的68.8%传递给与之直接相连的横隔板;墩柱横桥向弯矩的传递过程中,86.4%的剪力传递给与之直接相连的横隔板;墩柱顺桥向弯矩的传递过程中,44.6%的剪力传递给中腹板。

特大桥连续梁墩顶转体施工技术研究

在特大桥梁连续梁墩顶转体施工过程中,在考虑营业线和高墩的双重影响前提下,为了确保托架的安全性和可靠性,并消除托架的非弹性变形等问题,结合工程实际,在特大桥连续梁上设置一个由上转盘、下转盘及转动球铰等部件组成的转体结构体系,通过计算获取转体结构的牵引力、转动速度等施工参数,控制转体结构体系能够按照设计参数完成对特大桥连续梁墩顶的转体施工。实例结果表明,主梁两端大小里程两侧的挠度在±1 cm内变化,转体施工过程中特大桥连续梁结构均未出现明显形变现象,验证了施工技术的可行性。

温度效应对矮塔斜拉桥墩梁支撑体系的影响

为探究单索面多跨矮塔斜拉桥在温度作用下的受力特性,以某矮塔斜拉桥工程为例,基于Midas/civil软件建立了全桥有限元模型,分析了不同墩梁支撑体系下的多跨矮塔斜拉桥体系温度效应.分别考虑中塔、次边塔及边塔均为墩梁全固结(体系1),边塔为墩梁铰接、中塔及次边塔为墩梁固结(体系2),中塔为墩梁固结、次边塔及边塔为墩梁铰接(体系3),次边塔为墩梁固结、中塔及边塔为墩梁铰接(体系4),边塔为墩梁固结、中塔及次边塔为墩梁铰接(体系5)等5种组合下的墩梁支撑体系方案,分析墩梁支撑体系在升温或降温20℃时,主梁与主塔的应力与位移变化规律.研究表明,体系温度效应对墩梁全固结支撑体系下的主梁与主塔的位移与应力产生显著影响.在体系1中,体系温差为20℃时,主梁与主塔的最大位移分别为66.6 mm与94.07 mm,主梁与主塔应力分别为5.95 MPa与5.96 MPa;体系温度效应对仅在中塔处进行墩梁固结而其余位置进行墩梁铰接的体系下主梁与主塔的位移产生显著影响,但对其应力影响则较小;在体系3中,体系温差为20℃时,主梁与主塔的最大位移分别为74.20 mm与70.67 mm,主梁与主塔应力分别为0.59 MPa与0.48 MPa;在相同体系温度下中塔、次边塔和边塔位置任意选择两个墩梁固结,其余位置为墩梁铰接时,中塔、次边塔以及边塔位置处主梁结构响应显示出较高的相似性,且体系温度效应对主梁结构位移和应力产生的影响程度介于体系4和体系5之间.研究成果可为多跨矮塔斜拉主梁的施工线形控制提供参考.

桥梁过渡墩盖梁支撑体系分析

针对大体量混凝土施工中模板支架支撑稳定性问题,进行支架受力分析。基于阳江某特大桥工程,设计了钢管桩+贝雷梁+型钢组合的过渡墩盖梁支撑系统,并建立了过渡墩支撑体系的精细化有限元模型,分析了盖梁支架的强度、位移和稳定性性能,结果表明各支架构件均满足强度、刚度、稳定性等各项要求;钢管桩+贝雷梁+型钢组合的支撑体系具有安全稳定、灵活可调、承载能力高、施工效率高以及经济实用等优势;为保证施工安全,桩顶部、底部受力集中,建议设置加强肋,避免局部变形。为以后类似的工程提供了新的思路,具有较强的借鉴和指导价值。

门式墩墩顶转体体系转换受力研究

襄阳东西轴线跨焦柳铁路高架桥采用柔性门式墩墩顶转体施工,因转体前后体系转换受力差异问题,需要保证门式墩盖梁在体系转换前后均能满足受力要求,并在转体完成后将荷载由盖梁分摊传递至门式墩的主墩上。提出门式墩墩顶转体施工体系转换方案,采用先顶后固的方法调整球铰支撑内力,门式墩盖梁分批次张拉预应力、转体后再释放,数值模拟分析表明达到墩顶转体盖梁与主墩的协同设计目的,大幅提升了柔性门式墩结构大跨盖梁的整体力学性能。在转体施工前后,门式墩结构受力满足施工与成桥状态受力要求,盖梁应力更加均匀合理。本研究为类似桥梁项目的设计与实施提供了参考与借鉴。

斜拉桥结构体系比选与优化设计

为了研究斜拉桥结构体系差异对斜拉桥整体的结构受力特性影响规律,以六安市齐望路大跨度斜拉桥为工程背景,分别建立塔梁固结斜拉桥体系、塔墩梁固结斜拉桥体系和半漂浮斜拉桥体系,利用有限元软件建立不同斜拉桥结构体系模型,分别针对静力荷载作用和地震荷载作用下主梁、主塔和桥墩的内力进行分析。结果表明,在静力工况下当斜拉桥采用塔梁固结体系时,其主梁和主塔弯矩值均小于其他两种结构体系,在标准组合作用下结构主梁最大弯矩值最大减小了39.50%,主塔最大弯矩减小了65.08%;但采用塔梁固结体系斜拉桥主梁刚度反而有所下降,其中在汽车荷载作用下中跨跨中最大下挠达到了88.4 mm;在地震工况下塔梁固结体系主梁和桥塔受力更加有利。

Semi-active Control with Variable Damper for Pier-Beam Transversal Vibration

In this paper, the method of semi-active control with variable damper is presented to deal with the relatively poor transversal seismic condition of bridge. Based on the LQR control algorithm the control effectiveness for transverse vibration of pier-beam structure of bridge are discussed. Taking the structure as a multiple-degree of freedom system, the calculating model of structure-variable damper system is set up and the differential equation is derived, combined with practical example the control system is simulated and studied by various semi-active control algorithms and passive strategy with MATLAB. The results show that the semi-active control with variable damper can decrease the transverse vibration effectively and the control effect is obvious.

孟中友谊八桥主桥结构及桥梁景观设计

为打造援孟桥梁建设品牌,体现持续援助效果及积累同类型桥梁设计经验,以孟中友谊八桥为对象,从结构体系、抗震性能及桥梁景观设计等方面进行研究。结果表明:a)刚构-连续梁体系在宽浅河流上具有一定优势;b)对于刚构-连续梁体系,墩梁固结数量应结合主梁及墩身受力综合考虑;c)常规连续梁、连续刚构等桥型,通过桥梁造型、桥墩选型等景观创意,也能呈现较出彩的视觉效果。

城际铁路4×40m连续刚构桥与无缝线路相互作用研究

为探究多联连续刚构桥与无缝线路相互作用规律,研究梁轨相互作用,建立城际铁路4×40 m连续刚构桥与无缝线路有限元计算模型,分析不同体系刚度、桥墩沉降对钢轨纵向力、扣件垂向力、桥墩附加力的影响。研究结果表明:刚构桥体系刚度增加有利于无缝线路受力,随着体系纵向刚度的增加,无缝线路伸缩力与制动力均降低,制动力所受的影响更大,伸缩力所受影响不明显。温度工况下路桥过渡处桥墩受附加力最不利,其余联桥墩附加力基本相同;断轨工况下断轨所在两联桥墩受力最不利,桥墩附加力向远端逐渐衰减。钢轨与扣件受力随着桥墩沉降量的增加而线性增大,次边墩沉降引起的扣件拉力值更大,在运营过程中应重点关注。研究成果可为多联4×40 m连续刚构桥铺设无缝线路提供理论指导。

新建铁伊线跨绥佳铁路特大桥钢横梁门式墩设计

为减小新建铁路与既有铁路以小角度交叉时对既有铁路的干扰,保证设计的合理性、经济性,对大跨度钢横梁门式墩进行研究。以新建铁路铁伊线跨绥佳铁路特大桥为例,首先运用对比分析的方法,确定采用的横梁形式、墩柱固结方式;其次利用有限元软件对钢横梁、墩柱进行计算分析,其强度、刚度、稳定性符合规范要求;最后结合桥梁处于严寒地区的特点,钢横梁采用Q345qE钢材及采用石墨烯氟碳超耐久防腐涂装体系,延长结构防护年限,减少大修涂装次数。

墩体设计对梁跨结构振动的影响

以 3孔简支梁为对象 ,建立计算模型 ,从体系的自振特性和车振的特性分析墩体刚度和质量变化对梁体振动的影响规律。提出了临界墩高、临界墩顶刚度和临界梁墩刚度比等新的概念 。

墩梁体系自振特性变化规律能量法分析

应用能量法原理推导了墩梁体系横向基频的计算公式,将公式计算的结果与有限元计算结果进行比较,验证了计算公式的正确性,然后根据横向基频的计算公式分析了墩体刚度、质量变化引起墩梁体系横向基频、振型变化的规律。所推导的公式和分析结果对定量计算墩梁体系横向基频,提高对墩梁体系动力性能的认识都具有重要作用。

基础-墩-梁组合体系自振特性变化规律分析

铁路桥跨结构的横向振幅关系到桥梁的正常使用性能和行车安全性,它不仅与梁体本身特性有关,而且受到基础-墩-梁组合体系自振特性的影响。文中应用能量法推导考虑基础弹性约束的墩梁体系横向基频的解析公式,并将其和有限元软件的计算结果进行比较,验证解析公式的正确性。结果表明:在进行基础-墩-梁体系横向自振特性分析时可以忽略墩底承台的影响;墩梁质量比越大的体系,其横向基频对基础弹性约束越敏感。提出基础墩梁体系频率敏感性指标的概念,分别针对重力式桥墩、轻型墩桥梁,对比分析增加墩柱刚度和基础刚度对提高体系横向基频的有效性,为工程设计提供参考。

斜拉桥方案优化设计分析

为研究斜拉桥不同结构体系对结构内力的影响规律,本文以某大跨度斜拉桥为工程背景,分别选取塔梁固结体系、塔墩梁固结体系以及半漂浮体系三种结构体系,采用有限元软件分别建立不同有限元模型,分析在不同结构体系下主梁、塔柱以及桥墩各构件的内力,同时针对主梁刚度进行分析。结果表明,对于某大跨度斜拉桥采用塔梁固结体系时,各个荷载组合下主梁和塔柱的受力都相对较小,弯矩极值均小于其他两种体系,其中主梁弯矩极值最大优化幅度达到了65.28%,塔柱弯矩极值最大优化幅度达到了340.85%。采用塔梁固结体系主梁挠度值最大,但相对于其余两种斜拉桥结构体系,挠度增加不大;因此结合本工程案例,选择塔梁固结体系是可行的。

墩梁频率比对桥跨结构动力性能的影响研究

以 3种不同跨度的铁路标准预应力混凝土T梁和双柱式轻型墩为研究对象 ,分别建立 4种不同的计算模型 ,较为系统地分析墩梁频率比对桥跨结构动力性能的影响规律 ,得出计算公式 ,对桥梁状态评估和故障诊断都具有非常重要的参考价值。

桥墩—梁体系横向半主动变阻尼控制研究

针对桥梁横桥向抗震条件相对较差的情况,提出利用变阻尼控制装置对典型桥梁结构横向振动进行控制的方法,探讨其基于LQR算法的半主动控制效果。将被控结构作为多自由度体系,建立了结构—变阻尼系统力学模型和运动微分方程,进而结合实例利用Matlab软件仿真分析了各种半主动控制算法和被动控制策略的控制效果。研究结果表明:采用半主动变阻尼控制装置有效的降低了桥梁结构横向地震反应,控制效果明显。

工字木梁悬臂模板系统在薄壁高墩施工中的应用

结合重庆菜园坝长江大桥墩柱施工,介绍工字木梁悬臂模板系统的结构形式与特点。

高墩梁桥考虑墩身高阶振动的水平向主导振型

规则中、低墩梁桥的水平向动力特性主要取决于对应方向的基本振型,因而可近似按单自由度体系对其进行抗震性能研究和抗震设计。而高墩梁桥由于墩身质量参与和高阶振型影响,其动力特性较为复杂,难以借用单自由度体系模型进行抗震分析和研究。为进一步了解高墩梁桥的动力特性和地震反应特点,将高墩梁桥简化成单墩-质点体系模型,考虑墩身质量参与和高阶振型,分别研究墩高、墩顶集中质量和梁-墩质量比等参数对体系水平向主导振型分布的影响,提出梁-墩质量比是决定单墩-质点体系水平向振型质量参与系数的主要因素,并通过曲线拟合给出了二者间的函数关系式;再利用反应谱方法计算体系在不同地震动输入下的墩底内力和墩顶位移,分离出前几阶水平向振型对体系地震反应的贡献率,依此给出因计算目标而异的选取单墩-质点体系水平向主导振型的合理判据。

悬臂浇筑连续箱梁的临时固结受力分析研究

临时固结是连续梁与桥墩间具有桥梁支座支撑而采用的一种施工工艺。该文结合香榭丽大桥悬臂浇筑施工实例,分析计算了悬臂浇筑出现的不平衡力矩,并对该工程临时固结体系采用矩形截面偏心受压构件的正截面抗压承载力进行受力验算分析,并与传统的悬臂浇筑法进行了比较分析,提出临时固结设计的优点。

高墩大跨桥梁空间几何非线性分析

在杆系结构几何非线性理论的基础上,推导了在空间状态随转坐标系下从t时刻到t+Δt时刻,空间梁单元的运动中能真正引起单元变形的那部分节点位移增量表达式.采用空间梁单元模拟高墩、大跨桥梁实际结构,用面向对象的VisualC++6.0语言,编制了具有可视化界面的空间梁单元几何非线性有限元程序,并对工程实例进行了全桥线弹性和考虑几何非线性的静力分析,并说明了其几何非线性的影响程度.