基于CFD与风洞试验的边主梁涡振气动措施

为能够快捷且经济地完成开口类钝体桥梁断面涡振制振气动措施的选型,以一座边主梁叠合梁斜拉桥为背景,采用“CFD(computation fluid dynamics)数值模拟选型+风洞试验验证”的思路对其涡振制振气动措施选型进行研究.该桥原设计主梁断面在常遇风速下存在显著涡激振动,为完成气动措施的初步选型,采用CFD数值计算对原设计断面的流场进行模拟,通过研究原设计断面的旋涡脱落状态确定主要旋涡抑制对象,进而有针对性地模拟了3种气动措施(下中央稳定板、导流板与风嘴)对主要脱落旋涡的抑制作用,通过将各断面旋涡脱落状态与三分力系数进行对比分析,得到各断面涡振性能的相对优劣关系,并最终选取风嘴与下中央稳定板结合而成的组合气动措施进行风洞验证试验.试验结果表明:该组合气动措施能够有效抑制梁体在各风攻角下的涡激振动,且在+5°风攻角下,通过风洞试验得到的导流板、下中央稳定板、风嘴组合气动3种措施对原设计断面涡振振幅的减小作用依此递增,分别为2.7%、27.7%与87.4%,制振能力高低关系与数值模拟结果相一致;本次数值模拟结果符合预期要求,未来可针对不同类型桥梁断面进一步扩展数值模拟与风洞试验结果对比的数据集,以期更为准确、快捷地完成气动措施的选型.

边墩约束对塔梁墩固结体系斜拉桥横桥向减震影响研究

为了解塔梁墩固结体系斜拉桥的横桥向地震响应并选取合理的抗震结构体系,以主跨305 m的湖南帅乡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立不同边墩约束方案(7种常规支座边墩约束方案、1种摩擦摆球型支座边墩约束方案)的桥梁三维有限元模型,分析不同边墩约束条件对塔梁墩固结体系斜拉桥塔底横桥向弯矩及主梁梁端横桥向位移的影响。结果表明:相较于采用常规支座边墩约束方案,采用摩擦摆球型支座边墩约束方案不仅可以减小塔梁墩固结体系斜拉桥在地震作用下的塔底横桥向弯矩,还可以将主梁梁端横桥向位移控制在较小的数值内,显著提高了塔梁墩固结体系斜拉桥横桥向抗震性能;E2地震作用下,地震引起的结构响应普遍比静力计算结果小,主墩、桥塔及边墩均处于弹性状态,抗震不控制设计。湖南帅乡特大桥最终采用设置摩擦摆球型支座的边墩约束方案。

赤壁长江公路大桥主桥4号桥塔墩结合梁墩顶节段施工技术

赤壁长江公路大桥主桥为(90+240+720+240+90)m钢-混结合梁斜拉桥,主梁分为121个节段,由双边箱截面钢主梁、横梁、小纵梁等组成,4号桥塔墩墩顶钢梁共3个节段,考虑枯水期施工边跨侧滩地外露,采用浮吊拼装+墩顶拖拉法施工。桥塔墩设置墩旁支架辅助钢梁架设,墩旁支架采用简易支架,设计为分离直立柱结构,避免了传统斜立柱支架体系结构复杂且受限于围堰尺寸的影响;墩旁支架设置钢梁拖拉系统及钢梁姿态调节装置,以实现钢梁的拼装、纵移和姿态调整。墩顶钢梁利用浮吊在中跨侧依次拼装单节段钢梁杆件后向边跨侧分次拖拉,墩顶钢梁全部就位后,采用竖向调节装置通过“顶落梁”工艺精调钢梁高程和横向调节装置对钢梁横向偏位进行纠偏,保证墩顶节段姿态满足设计要求。借助主梁永久结构简化塔区临时约束设计,抵抗风荷载、施工不平衡荷载和不平衡索力造成的钢梁平动和转动,确保主梁悬臂节段施工安全。

断索对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响

为研究拉索断裂对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响,以某在建钢-混组合梁斜拉桥为工程背景,采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,将该模型的各参数与设计值及现场实测值进行对比以验证有限元模型的合理性,分析不同位置、不同数量的拉索断裂后主梁线形、拉索索力及索塔位移的变化规律。研究结果表明:边跨断索对主梁挠度、索塔位移的影响大于主跨断索,主跨断索对拉索索力的影响大于边跨断索;长索断裂对主梁线形、拉索索力、索塔位移的影响均为最大;拉索沿主梁跨中对称断裂时,主梁线形、拉索索力、主塔位移表现出对称变化的规律,且两对索断裂时全桥索力符合叠加原理。

边主梁叠合梁涡振性能气动优化措施风洞试验研究

以某大跨双边主梁钢混叠合梁斜拉桥为工程背景,通过风洞试验研究钝体主梁断面的涡振性能并提出合理的气动优化措施。试验发现边主梁叠合梁开口截面主梁在低风速下容易发生涡激共振,且随攻角由正变负涡振性能愈发不利。气动措施优化结果表明边主梁底部设置外侧设置水平稳定板比在内侧设置水平稳定板效果明显。而梁底竖向稳定板对竖向涡振起到一定抑制作用,但是却导致扭转涡振加剧;检修道栏杆顶部抑流板的制涡效果优于在梁底设置水平稳定板,说明主梁断面上部构造对其涡振性能影响更显著。而在边主梁两侧设置风嘴,其制涡效果最好,涡振幅值抑制率达80%。

双边肋桥梁断面软颤振非线性自激力模型

采用弹簧悬挂节段模型测振的方法,研究了双边肋桥梁断面的软颤振响应。试验中观察到明显的软颤振现象,软颤振发生在扭转模态内,以单自由度的扭转振动为主,弯扭耦合效应比较微弱。将颤振导数拓展为瞬时扭转振幅的函数,以计入自激力的非线性效应。参数识别结果表明,自激力的非线性主要体现为气动阻尼的非线性效应,气动刚度的非线性较弱。通过对比软颤振响应的计算值和试验值,初步验证了该自激力模型和参数识别结果的可靠性。根据气动阻尼和结构阻尼随瞬时振幅的变化关系,对软颤振的机理进行了探讨。

普宣高速公路普立特大桥加劲梁施工关键技术

普宣高速公路普立特大桥主桥为主跨628m的悬索桥,其加劲梁采用扁平流线型单箱单室钢箱梁结构,加劲梁采用缆索吊机旋转架梁法架设。在加劲梁施工过程中,钢箱梁在工厂内制作成板单元,通过汽车将板单元运输至桥位后组拼成钢箱梁节段;采用轮胎式运梁车将钢箱梁节段运输至引桥上存放;在主跨侧设置缆索吊机,缆索吊机的主索沿高度方向垂直锚固于散索鞍支墩;利用缆索吊机安装宣威侧的前2个钢箱梁节段,挂设临时斜拉索,形成斜拉吊挂式墩旁架梁平台;从中间往两侧方向架设钢箱梁节段,将钢箱梁节段旋转90°后通过桥塔,利用缆索吊机起吊钢箱梁节段,将钢箱梁节段运输至安装位置旋转90°后,进行钢箱梁节段的下放、安装。

比拟杆法在边箱形主梁剪力滞效应分析中的应用研究

利用比拟杆法对边箱形截面的剪力滞效应进行分析。推导承受集中荷载和均布荷载的简支梁考虑剪力滞效应的正应力计算公式。最后以算例进行分析计算,并利用计算结果与有限元软件计算所得结果进行对比。

减小斜拉桥双边箱主梁剪力滞效应构造措施研究

针对五河口斜拉桥双边箱形主梁的特点,应用空间有限元法对各种荷载工况下其主梁剪力滞效应及影响因素进行了研究,得出了宽幅主梁斜拉桥剪力滞效应的基本规律。据此,分析对比了减小斜拉桥双边箱主梁剪力滞效应的构造措施,为同类型桥梁设计施工提供参考。

非规则梁桥伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响

针对非规则梁桥在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象,在建立考虑双边碰撞效应的简化动力分析模型的基础上,采用非线性地震反应时程分析方法,研究了纵向地震作用下非规则梁桥伸缩缝处的碰撞效应,并分析比较了双边碰撞与单边碰撞对桥梁结构位移的影响,研究结果对同类型的非规则梁桥的抗震设计具有一定的参考价值。

高速铁路大跨度连续梁桥边跨不设合龙段的温度效应分析

高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥边跨不设合龙的施工方法受温度影响很大.以沪宁城际高速铁路某连续梁桥边跨合龙施工为背景,据中国铁路规范(TB10002.3-2005)与中国公路规范(JTG D62-2004)温度荷载设计要求,对箱梁非线性温度场进行分析.分析结果表明:不均匀升温时,公路规范的悬臂最大应力比铁路规范的大50%,公路规范的悬臂最大挠度比铁路规范的大12.5%;边跨有支撑悬臂与无支撑悬臂相比,铁路规范的悬臂挠度减小了10.8mm,公路规范的悬臂挠度减小了12.3mm;边跨支撑最大变形为0.58mm,其最大应力为1.93MPa.验证了大跨度连续梁桥边跨不设合龙段施工方法的可行性并成功运用于该桥边跨合龙.

贵州都格北盘江大桥主桥设计及关键技术

贵州都格北盘江大桥主桥采用(80+2×88+720+2×88+80)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥。主梁采用由钢桁架和正交异性钢桥面板结合的钢桁梁结构体系。通过在混凝土检修道、主桁弦杆内灌混凝土的压重形式平衡主、边跨恒载及活载的重量。全桥共设112对224根斜拉索,斜拉索上端锚固于上塔柱内的钢锚梁上,下端锚固于主桁架上弦杆的钢锚箱上。桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥塔基础采用28根直径2.8m的群桩基础。针对该桥特殊的地理位置和建设条件,对山区风荷载、钢桥面板结构体系、主梁架设方案及运营期斜拉索凝冻监测技术等进行研究,解决了大桥建设的技术问题。该桥已于2016年通车,目前运营状况良好。

超宽双边箱钢主梁剪力滞效应的试验研究和敏感性分析

为探究双边箱梁在不同参数条件下剪力滞效应的主要影响因素,以云龙湾大桥为依托,通过现场足尺原位试验,在实桥中布设4个测试截面,结合有限元软件ANSYS,建立全桥梁-壳模型进行对比分析。结果表明:剪力滞系数于双边主梁和主梁顶板交接处达到最大。截面的剪力滞系数从双边箱到桥面中心线呈先减小后增大的变化规律,剪力滞系数于桥面中心线处达到极大值。吊索和横梁能有效减小剪力滞系数;偏心荷载作用时,偏心一侧剪力滞系数明显增大,另一侧显著减小。

芜湖长江三桥主桥边墩钢梁架设技术

芜湖长江三桥主桥为主跨588 m双塔双索面非对称矮塔斜拉桥,主桥钢梁为三角形桁式的双主桁箱桁组合结构。边墩钢梁节段包含每个边墩墩顶位置及相邻主跨侧铁路梁、公路梁节段,共计4个节段。为克服吊装有效作业空间小、水浅浮吊无法站位、地层特殊顶推临时墩设置困难等不利条件,结合钢梁节段结构和尺寸,边墩钢梁节段采用800 t变幅式架梁吊机悬臂架设。首先架梁吊机前移站位于梁端,采用非标准站位将待架钢梁节段按特定次序叠放至墩顶及墩旁托架上;然后架梁吊机后退至节点正上方,采用标准站位提升安装主跨侧铁路梁、公路梁;最后架梁吊机后退至节点后方,采用非标准站位结合“等长吊带+不等高吊耳”吊装技术完成剩余边墩墩顶梁段安装。梁段提升时,为避让已预置梁段及既有构筑物,采用了汽车吊辅助分次拼装斜杆及竖杆技术。边墩钢梁采用的架梁吊机标准站位及非标准站位吊装架设技术,安装工序简单,对位精度高,成本经济。

双边箱钢主梁剪力滞效应分析

以简支和悬臂钢主梁体系为研究对象,采用数值分析方法对不同宽跨比下的双边箱钢主梁剪力滞效应进行计算分析。通过引入有效分布宽度系数,结合理论分析结果,应用回归分析法提出以宽跨比为自变量的双边箱钢主梁有效分布宽度系数计算公式,并将计算结果与有限元分析结果进行对比。结果表明:在均布荷载作用下,当宽跨比η由0.5减小到0.1时,对于双边箱简支梁而言,剪力滞系数最大值位于边箱腹板顶部,其值由1.305减小为1.019,变化幅度约为21.9%;对于双边箱悬臂梁而言,剪力滞系数最大值位于桥面中心处,其值由1.189减小为1.002,变化幅度约为15.7%,随着η逐渐减小,截面正应力分布趋于均匀。实用计算公式的结果与有限元分析结果的相对误差小于1%,满足精度要求,并得到适用于公路新桥规的有效宽度分布系数计算的修正值,为后续相关规范的完善提供一定参考依据。

客运专线箱梁端部裂纹成因分析及施工控制

研究目的:研究客运专线箱梁端部裂纹的成因及其施工控制。研究方法:针对铁路客运专线箱梁检测中普遍存在的端部纵向裂纹这一现象,通过有限元计算的方法,分析裂纹产生的原因,从而提出箱梁施工控制方面应注意的问题。研究结论:建议调整预应力的施工顺序,预、初张拉时,尽量避免张拉N2a及N1b孔道;严格控制存梁台座的标高,定期观测不均匀沉降量,一旦发现,立即采取措施,避免扭矩的产生;加强提梁孔附近的局部构造钢筋,防止提、移梁时过大的局部应力导致该孔处裂纹的发生和扩展,注意提、移梁、落梁就位时采取必要措施,尽量保持梁体两端承受均匀的自重作用,避免施工过程中产生扭转等附加应力。

厦漳跨海大桥南汊主桥施工控制方法

依据无应力状态控制理论,以厦漳跨海大桥南汊主桥施工为背景,研究结合梁斜拉桥标准梁段施工、边跨合龙施工、中跨合龙施工控制方法。施工中斜拉索分两次张拉,桥面板湿接缝滞后1个梁段浇筑;施工过程中以主纵梁安装、浇筑湿接缝和斜拉索第二次张拉3个阶段为重点控制工序。通过采取悬臂端压重、调整合龙口附近的斜拉索索力、对边跨支架区梁段刚性转动和竖向顶升等控制措施,使边跨合龙状态满足顺接合龙的要求。中跨采用长圆孔工具拼接板为辅的自然降温法合龙方法;根据观测结果确定夜间最大温差,计算合龙间距的变化量,进而确定工具拼接板长圆孔的尺寸及合龙梁段的实际长度。

铜陵公铁两用长江大桥南岸边跨钢梁施工技术

铜陵公铁两用长江大桥主桥为(90+240+630+240+90)m五跨连续钢桁梁斜拉桥,主梁采用双节间全焊桁片组拼钢桁梁结构。结合桥址处水文地理条件,对南岸边跨钢梁全顶推和双悬臂架设方案比选,确定南岸边跨采用全顶推方案。顶推施工方案为在边跨设置3处墩旁托架、2个临时墩,采用1 000t浮吊于4号墩墩旁托架主跨侧拼装30m导梁、边跨A0A5节段钢梁及架梁吊机,A6A24节段钢梁经架梁吊机起吊拼装后向边跨顶推架设。墩旁托架及临时墩立柱采用?1 400mm×22mm和?1 020mm×10mm两种规格钢管,在墩旁托架顶端设置对拉钢绞线,联结系采用?630mm×8mm和?426mm×6mm钢管;导梁采用三片桁结构,桁高和梁宽均与主梁相同;水平顶推设备为4台350t连续千斤顶,布置于4号墩墩旁托架边跨侧外立柱顶部。有限元计算及实践结果表明钢梁顶推过程中钢梁位移和应力满足要求。

宽体混凝土斜拉桥主梁新构造研究

本项目以五河口斜拉桥的设计实践为背景,详细研究了宽体混凝土斜拉桥主梁的受力特性,率先提出了带钢筋混凝土纵向加筋肋(疏肋)板的宽体混凝土斜拉桥主梁新构造。通过有限元仿真分析和理论分析研究了带纵向混凝土加筋肋的宽体混凝土斜拉桥主梁的受力机理和分析计算方法。研究结果表明:带钢筋混凝土纵向加筋肋的宽体混凝土斜拉桥主梁能够很好地解决混凝土斜拉桥主梁过宽导致传统双边箱梁、π型梁中间板过宽、配筋量大和刚度不足等问题,且能够有效降低主梁剪力滞后效应程度、提高截面利用率和提高桥面刚度,能够很好地适应宽体混凝土斜拉桥主梁的受力要求,是一种经济、合理、安全、耐用的新型主梁截面形式。

混合梁斜拉桥的发展与展望

混合梁斜拉桥问世后,在欧洲、日本得到广泛的应用,90 年代开始受到中国桥梁界的关注。简要叙述了该桥型的发展历程,介绍了其技术特点,在此基础上提出了需进一步研究的课题,并展望了其发展前景。