公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应,以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象,设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验,并进行有限元计算分析,分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性,纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明,该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著,梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征,其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性,梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性,梁体横截面设计合理,活载作用机理明确,中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导。

超大跨度公铁两用悬索桥活载刚度研究

为提高超大跨度公铁两用悬索桥在活载作用下的刚度,对多个影响参数开展了考虑几何非线性的敏感性分析。以高精度的悬链线理论为基础,计算并确定超大跨度公铁两用悬索桥的成桥线形、主缆及吊杆的无应力长度、主缆的分点坐标等数据,建立并更新桥梁的空间有限元模型。以活载作用下主跨最大挠度、梁端转角及梁端纵向变形为评价指标,对主跨1560 m结构方案进行活载几何非线性效应多参数影响分析。结果表明:超大跨度公铁两用悬索桥活载几何非线性效应显著,简化的线性方法会放大活载效应,设计不经济,应采用高精度悬链线理论计算活载效应;矢跨比、主塔刚度、边缆跨度及边跨加劲梁长度对悬索桥刚度均有不同程度的影响,在设计中应根据活载效应进行结构优化。

沪通长江大桥主航道桥铁路活载加载标准研究

沪通长江大桥主航道桥（主跨1 092m双塔斜拉桥）主跨跨度和桥长均超过实际列车长度,依据现行规范活载按无限长加载不合理。鉴于此,设计过程中开展我国铁路活载标准和客货运铁路活载现状分析,基本确定该桥依据到发线有效长度计算活载长度的加载标准。对分别按照5 000t牵引定数加载（L=614.25m）、按照到发线长度确定的车长加载（L=970m）和按照无限长加载3种模式（依次为活载Ⅰ~Ⅲ）下结构的响应进行对比分析,结果表明：与活载Ⅰ相比,活载Ⅱ和活载Ⅲ作用下桥塔弯矩、位移等指标增大5%~18%,活载Ⅲ与活载Ⅱ作用下结构响应差别相对较小;采用活载Ⅱ加载取值合理,同时结构具有足够的安全储备。

三塔超大跨公铁两用斜拉桥活载加载标准研究

为探究公路铁路活载对三塔超大跨公铁两用斜拉桥结构的影响,以某公铁长江大桥为研究背景,建立有限元全桥模型。利用影响线确定活载最不利加载位置,分析铁路活载和公路活载对主梁、主塔、斜拉索的影响。研究结果表明:随着铁路和公路活载加载长度的改变,桥梁结构响应在主梁竖向位移、主梁压应力、主塔顺桥向位移、主塔顺桥向弯矩、斜拉索索力增幅等方面表现出一定的规律性,铁路活载引起的桥梁结构响应是公路活载的3.2~4.2倍;对于主梁和主塔,当铁路活载加载长度分别增加5.4%、22.2%、18.2%,结构响应对应增大35.90%~36.90%,8.27%~13.07%,4.40%~8.38%;对于斜拉索,活载作用下索力最大增幅位于跨中附近;按照偏安全的到发线长度加载比按照列车可能最大长度加载,在桥梁设计上更具有安全冗余度。研究成果可为超大跨度铁路桥、公铁两用桥的设计提供参考。

铁路悬索桥设计活载模式与结构合理刚度标准研究

以连镇铁路五峰山长江大桥和丽香铁路金沙江大桥2座铁路悬索桥为研究对象,从实际列车的加载长度、开行间隔、车桥耦合振动响应进行分析,结合理论计算初步确定大跨度悬索桥合理的活载模式和刚度指标。结果表明,大跨度铁路悬索桥活载模式应考虑线路的设计运能、牵引能力、到发线长度等因素,合理确定活载模式。对于高速铁路超大跨度桥梁,只开行动车组时,列车荷载图式加载长度建议取450 m,同时开行普通客运列车时,列车荷载图式加载长度建议取550 m。结构的竖向挠跨比、横向挠跨比可结合车桥耦合动力分析、轨道几何形位分析等方面确定一个合理的刚度标准。

主跨1500 m公铁合建悬索桥结构参数研究

悬索桥跨越能力强,是大跨桥梁首选桥型之一,但其结构柔、变形大,而铁路桥梁行车安全性、舒适性要求高,需要的结构刚度大,大跨公铁悬索桥一些关键技术参数尚待研究。依托甬舟铁路跨海桥梁工程,对1500m跨度公铁悬索桥关键结构参数进行研究,对公铁悬索桥跨越能力、经济适用性进行初步分析,可为大跨公铁桥梁建设提供一定参考。研究表明:矢跨比、主梁及主塔刚度对大跨悬索桥结构刚度影响较小,恒活比对悬索桥竖向刚度影响较大;根据主缆材料强度分析,目前工程可行的公铁悬索桥极限跨度为2200~3300m;公铁悬索桥上部结构延米造价与跨度近似呈线性关系。

公铁两用桥公路组合桥面板车辆荷载试验

公路桥面板直接承受反复车轮荷载,活载效应大,疲劳破坏风险大,已成为桥梁工程领域不可忽视的问题。为研究新型平钢板-PBL组合桥面板的初始应力状态和长期车辆荷载作用下的活载应力响应,以某新建公铁两用钢桁梁桥为工程背景,利用3轴施工车辆进行单车静载、单车动载和双车并行动载试验,通过预埋钢弦应变计和电阻应变片测量桥梁跨中截面和支墩截面的应变,并建立桥梁有限元模型分析桥面板在各种工况下的受力。研究结果表明:桥梁服役之前跨中截面和支墩截面桥面板分别处于受压和受拉的初始应力状态,支墩截面即使采用分段浇筑拉应变仍达101.8×10^(-6),存在较大的开裂风险;车辆荷载在桥面板大部分部位产生附加压应力,但在主桁附近横桥向产生附加拉应力,车辆长期作用下主桁附近桥面板有纵向开裂风险;桥面板各测点的影响线长度较短,大多为20 m左右,小于2个节间长度,试验车辆每次通过产生1个较大的应力循环;活载引起的实测应变幅值最大为34.6×10^(-6),考虑弯曲应变沿板厚的分布梯度,相应部位桥面板顶、底面的最大应变幅值为51.9×10^(-6),有可能引起疲劳失效;有限元模型得到的主桁处桥面板应力分布规律与实测结果总体吻合较好,表明模型可用于后续疲劳应力分析。研究结果可为同类型桥梁组合桥面板的评估与养护提供数据支撑和参考。

基于吉林省路况的新型预制装配式箱涵结构的力学性能

四构件组合式预制装配式箱涵是一种新型涵体结构,其在分层填压过程中的受力变形特性尚不明确。本文依托铁科高速公路松原至通榆段新建高速公路建设项目,对此新型涵体结构进行了现场试验,分析了各分层填压施工过程中的结构受力变形特性,建立了涵-土结构有限元模型,将理论与实测结果进行对比,以验证模型的正确性,并拓展分析了土体弹模、填土高度对新型涵体结构力学性能的影响规律。研究表明:随着分层填压高度的不断增加,上顶板持续下凹,左、右侧墙持续外凸,且在回填过程中选择弹性模量大的回填土体,对涵体结构受力变形性能有积极影响,尤其在高填土的结构回填中,提升幅度更为明显;车辆活载对涵体受力变形的影响随着填土高度的增加而逐渐减小。