基于线刚度比的提梁机结构动力特性分析

研究目的:针对大吨位提梁机经常需要根据施工现场情况进行改造,而在常规改造过程中容易忽略结构动力特性变化,进而引起不必要的工程事故这一问题,以提梁机支腿与主梁线刚度比为主要研究参数,研究支腿高度变化对动力特性的影响规律,以便能够给提梁机改造和设计提供参考。研究结论:(1)提梁机纵向和横向动力性能对提梁机支腿与主梁线刚度比的变化非常敏感,线刚度比的改变会导致振动频率和振动模态发生较大变化;(2)提梁机竖向动力性能对提梁机支腿与主梁线刚度比变化的敏感程度较低,但对竖向荷载变化则非常敏感;(3)线刚度比对起升动载系数影响较为明显,需仔细研究动载系数变化,以保证提梁机运行安全;(4)本研究根据实际工程进行,成果可用于提梁机改造和新产品设计开发。     

支腿不同刚度比对门式起重机结构特性的影响

"假想铰"式刚柔支腿形式越来越多地为门式起重机所采用,特别是应用于大跨度、大吨位门式起重机。以提梁机这一类门式起重机为例,采用数值仿真方法,对两支腿不同刚度比及柔腿铰接工况门架结构的强度、刚度、稳定性和动力特性进行分析。结果表明:随着柔腿刚度的降低柔腿弯曲变形越来越明显,主梁跨中挠度不断增大,结构横向力减小;主梁跨中应力增大,结构稳定性减小;结构同阶次模态频率降低,振动方式有所改变。研究结果对此类门式起重机的柔腿设计、优化和安全施工具有指导和借鉴意义。     

既有提梁机结构损伤识别方法研究

研究目的:针对大吨位提梁机表面锈蚀、焊缝或板材裂纹等结构损伤不易检测识别,极易引发安全事故这一问题,结合提梁机结构特点,本文利用ANSYS软件建立有限元模型,进行不同结构部位、不同损伤程度的仿真分析,研究结构损伤对结构动力特性和主梁挠度的影响规律,以探求提梁机结构损伤识别方法。研究结论:(1)利用动力特性的变化可以识别结构损伤的发生,但不能确定损伤位置;(2)提梁机结构型式的不同导致其振动模态发生变化,针对不同结构型式的提梁机,结构损伤引起的频率变化敏感阶次不同;(3)通过观察主梁挠度变化曲线可以识别主梁结构损伤,且能够确定单点损伤或多点损伤的损伤位置;(4)该研究成果可为既有提梁机的结构检测和状态评估提供理论参考。     

结构参数变化对提梁机结构动力特性的影响分析

针对提梁机动力特性研究不够深入,对提梁机安全性影响不够系统的问题,采用数值仿真的方法,以MG450-38型提梁机为研究对象进行动力特性分析,分析表明,荷载、边界条件和支腿高度等变化对动力特性的影响显著,提梁机的动力分析应结合实际作业工况对结构参数综合考虑,以判断结构振动的不稳定因素,从避免共振的角度确定起重机部件参数以提高结构的安全可靠性。     

考虑作业工况的架桥机主梁损伤识别研究

为防止架桥机主梁损伤诱发安全事故,进行作业工况下架桥机主梁损伤识别研究。以SXJ900/32型架桥机为研究对象,基于其架梁作业过程中主梁支承随时变化的现状,根据变形协调条件推导SXJ900/32型架桥机简化模型的力法方程;利用虚功原理求解结构挠度影响线的函数解析式,探求主梁支点存在高差情况下,基于挠度影响线曲率曲线的主梁损伤识别技术,并通过架桥机有限元模型仿真模拟进行验证分析。结果表明:利用架桥机主梁上测点的挠度影响线曲率曲线,可识别架桥机主梁的单点和多点损伤,但损伤处与测点的相对位置关系对损伤识别效果具有一定影响,结合2个测点的挠度影响线曲率曲线可取得最优识别效果;此外,利用挠度影响线曲率曲线不仅可识别损伤位置,还可较准确地量化判断损伤程度。     

曲线异形双层人行钢桁梁力学性能研究

为了研究曲线异形双层人行钢桁梁力学性能,依托国内首座双层人行钢桁梁,以有限元法为基础,借助结构分析软件Midas civil建立异形钢桁梁数值模型,计算双层人行桥各荷载组合作用下结构各部件应力和结构纵、横向挠度,并结合异形双层钢桁梁特点,计算结构稳定系数及支反力,同时研究人字叉对结构稳定及支反力的影响。研究结果表明:最不利荷载组合作用下,结构最大拉、压应力均发生在斜腹杆位置,由最不利荷载工况引起的结构最大纵向挠度为L/1 340,结构挠度及各部件应力满足规范要求,上层满布人群荷载时结构稳定性系数最小,设置人字叉时,结构稳定系数变化较小,主要削弱边支点支反力峰值,起平衡结构支反力的作用。     

支点高差对多跨钢桁梁落梁施工应力影响分析

为明确拖拉落梁施工时支点高差对钢桁梁杆件应力的影响,以一座多跨简支钢桁梁桥为工程背景,利用MIDAS/Civil软件建立空间模型进行数值模拟。研究结果表明:两跨端部主桁出现支点高差引起的钢桁梁杆件应力呈线性变化;支点高差对钢桁梁端斜杆应力影响最为明显;通过调整钢桁梁首尾端支点高差的方法可实现临时连接水平杆件的零应力拆解;落梁作业时,不同步落梁产生的杆件应力大体呈现线性增加的趋势,其中,对角不同步落梁对杆件应力影响最大。     

高速铁路矮塔斜拉桥主梁局部受力行为分析

新建商丘至合肥至杭州铁路工程颍上特大桥在主梁斜拉索锚固区采用相比于隔板更为轻巧的横梁结构。针对这种新颖结构,为更好地了解其受力特性、优化构造细节,建立中支点至中跨跨中间的1/4主梁模型。模型考察主梁横梁局部应力,得到增设倒角可降低此处横向拉应力的结论。同时还关注腹板剪力分配,得到在无索区段中腹板承担较大剪力,有索区段相反的结论。最后通过索力作用下桥面板纵向应力分布模式,显示出索力在桥面板的传力路径,为结构局部优化、横向分析及结构配筋提供依据。     

基于桥墩纵向刚度的昆仑号架桥机主支腿受力影响因素及解决方案

昆仑号架桥机可运架千吨级40 m梁通过250 km/h隧道,实现隧道进出口架梁,可满足2 000 m小曲线、30‰大坡道等工况要求;为满足各工况架梁时桥墩设计的纵向刚度要求,需要控制架桥机主支腿纵向力。为此,分析了主支腿纵向力的影响因素(如线路坡度、主梁刚度、主支腿摩擦力等参数因素),构建了主支腿受力模型,并通过参数选择和匹配制定了减小主支腿纵向力的技术方案。昆仑号架桥机已在福厦铁路湄洲湾特大桥工程试用,并通过现场检测,验证了各参数选取的合理性和科学性,为今后的运架一体机技术提升提供了借鉴和技术积累。     

偏载对多点支承转体系统受力及稳定性分析

为研究偏载对多点支承转体系统受力和稳定性的影响，本文开展现场转体模型试验，研究偏载对承力支腿应力、球铰应力、转动牵引力、桥梁位移的影响，探讨偏载作用下关键参数变化规律。结果表明：偏载对承力支腿和球铰应力有较大影响，随着偏载值增大，各承力支腿和球铰应力数值及波动程度增加，转体系统稳定性降低；在偏载作用下，转体系统受轨道不平顺、转动加速效应等因素的影响被放大，桥梁转动所需牵引力、主梁竖向位移和扭转角均显著增大；实桥转体建议严格控制风荷载、主梁两侧不对称悬臂长度、桥面施工机具等偏心荷载。     

大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥的动力特性

为研究大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥结构参数对动力特性的影响,以岳口汉江特大桥为背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,分析了边中跨比、结构自重和刚度、钢混比等参数及有无辅助墩和横向抗风支座对桥梁动力特性的影响。结果表明:该桥振型排列合理,耦合程度低;钢混比和边中跨比对主梁基频影响极大,辅助墩可以有效提高桥梁的整体刚度;无横向抗风支座对主梁振型影响较大,但对桥塔振型影响不大;主梁刚度和自重对本桥前3阶振型的振动频率影响显著;桥塔自重主要影响主塔侧弯和纵弯频率;斜拉索刚度主要影响主梁竖弯和主塔纵弯频率。     

大型制梁场高墩区提梁龙门吊改造与应用技术研究

针对普通低提梁龙门吊无法满足京雄城际铁路梁场区墩高的情况,对既有提梁龙门吊进行设计改造,通过增加一定长度刚性支腿等截面节高度、柔支腿增减节、柔支腿下横梁中节使提梁龙门吊达到最大安装高度48.1 m;同时,也可拆解刚性支腿等截面节高度、柔支腿增减节、柔支腿下横梁中节作为普通低提梁龙门吊使用。基于有限元软件对结构进行力学行为分析,满足受力要求。可调超高支腿提梁龙门吊在不同墩高的工地通用性强,可一机多用,提高了设备利用率,加快了施工进度,可在类似工程中推广应用。     

武汉轨道交通40 m简支钢-混结合梁设计

钢-混凝土结合梁桥具有刚度大、噪声小、建筑高度低等优点.武汉轨道交通40 m简支钢-混结合梁上跨既有京广铁路,与地面高差较大,采用分段吊装和拖拉就位相结合的方法架设钢梁.本文比较了三种施工方案,分析了不同施工方案对钢梁的应力的影响;并采用改变混凝土收缩徐变系数的方法,来分析收缩徐变对结合梁应力重分布的影响,即混凝土桥面板对主梁应力的贡献.     

芜湖长江大桥常规检定评估试验

为判别芜湖长江大桥当前安全运营状况,2014年对芜湖长江大桥进行了第一次常规检定评估试验。试验对结构应力、挠度、支座位移、索力、横竖向振幅和自振频率等进行了测试。实测结果表明:主桁主要杆件应力、跨中挠度、支座位移等测试结果与2000年成桥试验测试结果基本一致,结构受力正常且处于弹性工作阶段。应力和挠度实测动力系数均较小,振动各项指标(横向振幅、横向自振频率、加速度)均满足《桥检规》相关要求。     

考虑车辆运行参数变化的悬索桥车激振动分析

悬索桥跨度大,柔性高,在车辆通过时,易发生振动。为了研究其车激振动问题,利用动力平衡原理和有限元法,建立车桥系统振动微分方程。以湘西矮寨大桥为背景,通过对桥面不平顺进行数学模拟,利用计算机软件ANSYS分析大跨度悬索桥在车流分别以不同速度和车重运行时主梁跨中位移、主缆、吊杆和腹杆的动力响应。研究结果表明:随着行车速度或车重的增加,结构响应通常增大,但主梁跨中横向振动位移随车速的变化具有不确定性;车辆运行参数对主梁竖向振动位移的影响显著;而对主梁横向振动位移的影响较小;结构动力响应对车速的变化比对车重的变化更为敏感。     

大跨度复杂结构桥梁施工全过程结构空间受力特性研究

研究目的:通过建立施工全过程时效和路效分析的三维非线性模型,对大跨度V形连续刚构拱组合结构桥的施工全过程空间受力特性进行研究,解决以往的桥梁设计和施工监控采用的计算方法不能有效分析混凝土箱梁的剪力滞、扭转和畸变等引起的截面应力分布不均匀问题。研究结论:分析了大跨度V形连续刚构拱组合结构桥施工全过程主梁截面顶板纵向正应力、横向压应力、腹板剪应力等截面空间应力分布和变化规律,其表现在:主梁截面顶板纵向正应力沿横向分布呈显著的不均匀性,剪力滞效应明显,与初等梁理论的预测值相异;主梁横向压应力普遍不大,且顶板应力分布不均匀程度大于底板;单箱双室截面梁三腹板剪应力分布连续变化,且中腹板的剪应力略大于边腹板剪应力,整体具有较好的规律性;施工全过程主梁纵向正应力包络线体现了最大拉应力和最大压应力的施工工况,为施工控制提供了理论基础。     

多塔矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析

基于结构参数敏感性分析的摄动原理,通过选择合适的摄动值计算各参数对结构力学性能的敏感系数,研究多塔矮塔斜拉桥参数变化对结构内力、变形和自振特性的影响大小,为结构设计和施工监控提供参考。研究结果表明:边跨长、主梁刚度、桥墩刚度的变化对结构刚度和内力影响较大,拉索刚度、跨中无索区长度对结构内力的影响相对较小;塔跨比、拉索刚度、主梁刚度是影响索力的主要因素;主梁和桥墩刚度、边跨长度对主梁振型的影响较大;塔跨比、主塔刚度则对主塔的振型有较大影响。     

非对称单侧悬臂施工斜拉桥结构参数敏感性研究

为研究非对称单侧悬臂施工斜拉桥施工时的敏感参数,分别以成桥状态和最大悬臂状态相关力学指标为控制目标,采用不同的方法分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、斜拉索弹性模量、斜拉索初张力、主梁预应力荷载、施工临时荷载以及边跨填充铁块荷载等参数对各控制目标的影响程度。结果显示:以成桥状态主梁线形、主梁顶底面应力以及成桥索力为控制目标,将各参数增加10%的幅值,得出主要的结构影响参数为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重;以最大悬臂状态悬臂端竖向变形和主梁根部顶底面应力为控制目标,以参数敏感度为指标,分析得出此状态下主要的结构影响参数同样为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重。以敏感度为指标可以量化判断参数敏感性,建议进行具体分析时可采用此类方法。     

重载车辆不同行驶条件下沥青路面结构动态响应分析

重载车辆在不同行驶条件下对路面的破坏程度有所不同,为定量分析何种行驶条件对路面影响最大,从实际路面结构出发,采用有限元仿真模拟对比分析重载车辆在匀速、制动和加速3种行驶状态下对路面不同结构层的动态响应影响规律,以制动为车辆行驶条件,进一步分析不同水平力系数Φ(0.3、0.5、0.7、0.9)对路面结构动态行为的影响。结果表明,3种行驶状态下路面结构层的横向应力和竖向应力差距均在10%左右;而路面结构层在减速和加速行驶状态下的纵向应力和纵向剪应力较匀速增涨幅度可达100%～150%;在分析的Φ范围内,横向应力和竖向应力极值在相邻水平力系数下变化幅度为1%～5%,而纵向应力和纵向剪应力极值随水平力系数的增加而变大,最大差值分别为0.596、0.618 MPa。     

多病害预应力空心板梁桥承载性能试验研究

为评估既有病害对桥梁承载性能的影响,以某座跨多条铁路线的预应力混凝土空心板梁桥为背景,通过原位静载试验对其承载能力开展研究。根据铁路运营安全保障要求,选择不同试验孔对桥梁挠度、应变、裂缝宽度变化以及上拱度进行测试,并利用数值模拟计算挠度与应变的理论值。在此基础上对桥梁结构校验系数与横向分布系数进行分析,并综合各项试验结果评估该桥承载性能。结果表明：结构校验系数分布在0.22～0.51间,且实测横向分布系数与理论值吻合良好;梁底纵向裂缝宽度在荷载作用下没有明显变化,裂缝的产生与汽车荷载关系较小;空心板梁上拱度介于32.8～43.2 mm,梁体具有充足的预压力。