桥墩及桩基形式对墩底平转施工转盘设计的影响

以新建福厦(福州—厦门)高速铁路17500 t转体刚构为背景,采用实体有限元方法分析了不同桥墩类型及桩基布置对墩底平转转体中转盘受力的影响,并对桥墩及桩基进行了优化。结果表明:实体墩对上转盘受力最有利,其次是空心墩,最不利的是双薄壁墩;增加墩底实体段能够有效降低空心墩、双薄壁墩上转盘的主拉应力;随着墩底实体段高度的增加,主拉应力降低的幅度逐渐变小;球铰正下方有桩基时对下转盘底部受力更加有利;距离球铰中心越远,桩基受力越小,适当增加中桩桩径,可使各桩基应力状态更加均衡。     

桥墩及桩基对墩底平转转体中转盘设计的影响

以新建福厦高速铁路17500t转体刚构为背景，采用实体有限元方法分析了不同桥墩类型及桩基布置对墩底平转转体中转盘受力的影响，并对桥墩及桩基进行了优化。结果表明：实体墩对上转盘受力最有利，其次是空心墩，最不利的是双薄壁墩；增加墩底实体段能够有效降低空心墩、双薄壁墩上转盘的主拉应力；随着墩底实体段高度的增加，主拉应力降低的幅度逐渐变小；球铰正下方有桩基时对下转盘底部受力更加有利；距离球铰中心距离越远，桩基受力越小，适当增加中桩桩径，可使各桩基应力状态更加均衡。     

空心薄壁墩温度效应有限元分析

为研究不同环境下空心薄壁墩的温度效应,选取寒潮降温、辐射升温、气温升温3种工况,设定不同的温差作用时间,采用MIDAS FEA进行实体模拟,并与理论计算结果对比分析。结果表明:寒潮降温作用下,空心薄壁墩内(外)壁分布竖向和环向压(拉)应力,而辐射升温和气温升温作用下,空心薄壁墩内(外)壁分布竖向和环向拉(压)应力;空心薄壁墩上下梗肋处与中心墩身的应力分布不均匀,尤其应关注寒潮降温作用时上下梗肋处温度应力带来的不利影响。随着温差作用时间的增长,空心薄壁墩内外壁的温差和温度应力均呈增大趋势,但作用时间10 h之后增幅减小。因此,作用时间为10 h时的温差分析结果与理论计算结果较为接近。     

铁路新型柱板式空心墩刚构桥抗风研究

黄陵-韩城-侯马铁路纵目沟特大桥主桥采用一联(78+2×136+78)m连续刚构,5号主墩高达到105 m,采用新型柱板式空心墩,本结构在国内尚属首例,而且由于高墩大跨连续刚构桥在施工阶段的抗风能力较弱,因此有必要对风致响应进行研究。通过CFD计算分析,确定了主梁及桥墩的三分力系数取值,再采用1∶75的缩尺模型风洞试验,对其抗风性能进行了研究。结果表明:新型柱板式空心墩在设计孔径最大双悬臂状态下,墩顶横桥向最大位移均方根为12.52 mm,墩顶顺桥向最大位移均方根为8.31 mm,风荷载作用下桥墩钢筋应力98 MPa。各项指标均满足规范要求。     

时速200km城际铁路双线圆端形空心墩受力性能分析

结合时速200 km城际铁路双线圆端形空心墩设计实例,阐述铁路空心墩在非温差工况和温差荷载工况作用下的受力分析思路,总结出空心墩的受力特点和配筋原则。结论为:非温差工况作用下,墩身应力水平较低,仅需配置构造钢筋,按混凝土构件对墩身进行检算;温差工况作用下,部分墩身截面应力已超出混凝土的容许应力,需按计算配置钢筋,按钢筋混凝土构件对墩身进行检算;实体和空心交界处存在明显固端干扰效应,需局部加强钢筋布置。     

截面形状对双肢薄壁墩温度场的影响分析

研究目的:置于自然环境下的高墩大跨混凝土结构,难免要受到日照温度荷载的作用,在这种荷载作用下,双肢薄壁墩会产生较大的温度应力与变形,严重的会引起墩身工程事故。本文以邢汾高速公路洺水大桥105.09 m高的双肢矩形薄壁空心墩为研究对象,利用ANSYS有限元软件的热分析及耦合分析功能,对不同截面形状的薄壁空心高墩在日照辐射作用下的温差效应进行仿真分析。研究结论:计算结果表明:(1)有限元软件ANSYS的热分析以及耦合分析功能可以很快速方便的计算双肢薄壁墩结构的温度场和温差效应;(2)温度应力随着截面边棱的增加而增加,而结构的变形却随着截面边棱的增加而减小;(3)温度应力的最大值一般在截面的角隅处出现;(4)在设计不同截面的双肢墩时,应综合考虑不同截面形状对温度应力以及变形的影响,选择合适的截面形状,使得高桥墩的温度裂缝控制在最小范围内;(5)该研究成果可以为薄壁高墩的设计和施工提供参考。     

系杆拱连续梁桥-多线轨道互制分析的荷载步法

为研究考虑加载历史的桥梁-多线轨道系统受力特性，通过推导考虑加载历史的线路纵向阻力迭代公式并以某(77+3×156.8+77) m系杆拱连续梁桥为例，建立考虑钢管混凝土拱、吊杆、梁体、桥墩、桩基、多线轨道的大跨度系杆拱连续梁桥一体化有限元模型，分析加载历史对系杆拱连续梁桥-轨道系统受力影响及结构检算结果。结果表明：代数求和算法计算钢轨应力峰值偏大61.9%,墩顶水平力偏大74.0%,考虑温度效应须同时对钢轨、梁体和拱施加温度荷载；挠曲工况下双线同向加载时墩顶水平力为1 058.2 kN,双线对向加载时墩顶扭矩为4 193.6 kN·m;计算温度制挠力时，代数求和算法计算钢轨应力较荷载步法偏大7%,墩顶水平力偏大8%～27%,设计不经济；代数求和算法计算墩顶扭矩与荷载步法最大偏差可达51.3%。     

自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段受力的试验研究

以武汉市江汉六桥主桥的下塔柱为例对桥塔钢-混结合段进行数值模拟和模型试验,研究钢-混结合段各部位在施工阶段和运营阶段的受力性能、应力分布及安全储备。结果表明:施工过程中及荷载组合作用下,混凝土实测最大压应力为6.44 MPa,最大拉应力为4.27 MPa,钢塔柱最大压应力为112.8 MPa,拉应力较小;超载工况下,混凝土实测最大压应力为7.74 MPa,最大拉应力为5.47 MPa,钢塔柱最大压应力159.8 MPa;试验过程中,各测点应力随荷载基本呈线性变化,卸载时残余应力不大,模型基本处于弹性状态,加载时混凝土未发现裂缝;各工况下混凝土和钢结构各测点应力实测值和计算值相差不大;钢-混结合段受力安全可靠,在给定的荷载作用下有足够的安全储备。     

混凝土空心高墩温度效应研究

以宜万铁路线上马水河桥为例,研究100 m以上混凝土空心高墩桥的温度场,采用全桥整体有限元分析和墩身局部子模型分析相结合的方法,以及日照、寒潮等多种温度工况下墩身中竖向应力、环向应力的分布情况。结果表明,梁体、墩身在日照温差或寒潮陡然降温的情况下,墩壁沿厚度方向竖向应力、环向应力及应力梯度都较大,最大压应力可达13 MPa左右,最大拉应力可达4 MPa左右,对混凝土空心高墩的温度效应应引起足够的重视。     

双薄壁墩T构转体桥0号块悬臂施工过程空间应力研究

针对双薄壁墩的T构转体桥0号块内部结构复杂,施工阶段桥梁结构受力情况发生变化,以太白集特大桥T构桥为研究对象,对其悬臂施工阶段控制工况0号块进行空间应力分析。采用实体有限元软件MIDAS-FEA建立0号块与刚构双薄壁墩局部精细化有限元分析模型,以不同施工阶段梁段受力情况为荷载工况,通过圣维南原理在1号块块端施加荷载,分析悬臂施工过程0号块以及双薄壁墩空间受力情况与应力分布特点,为实际工程施工提供相应参考。研究结果表明,在悬臂施工阶段2种最不利状态下0号块与双薄壁墩均处于受压的状态,0号块横隔板受到很小的拉应力,双薄壁墩受到的压应力小于0号块所受到的压应力,T构转体桥最不利施工阶段为桥梁处于最大双悬臂状态时。     

连续梁顶板压溃修复过程局部应力分析

综合利用ANSYS软件的"单元生死"及多步求解技术,建立精细化实体有限元模型,分析了某连续梁顶板拆除及修复过程中局部应力分布及变化规律。得出:顶板拆除后,剩余顶板纵横向应力普遍增加3 MPa左右,局部角点出现应力集中;顶板修复及加强后,由于二期恒载及活载的作用,老混凝土纵向应力会继续增加,而横向应力基本不会发生变化。在承受二期恒载及活载前后,最大主压应力及最大主拉应力改变不大,但结构局部应力集中点主压应力达到21.7 MPa,应引起注意。     

杭州湾大桥梁上运梁过程仿真分析

对杭州湾大桥非通航孔滩涂区的50 m箱梁上运梁过程进行空间仿真分析。按照实际工况荷载,考虑预应力空间效应,施加等效节点力,并合理考虑支座等细部建模,建立精密的三维实体有限元仿真模型。混凝土的材料特性按现行公路桥梁设计规范取值,考虑最不利计算荷载,支座底部按刚性单元模拟,而与梁相接触层的弹性模量满足梁端回转变形时不出现拉应力,在结构离散时尽可能细分单元网格,由于梁端的应力相对复杂,采用比跨中更密的单元网格。计算承重箱梁整体变形和空间应力分布特性,结果为,由于载荷位置在支座附近,变形相对较小,最大挠度在反拱位移之内。支座截面的最大主拉应力发生在底板上表面侧,超过混凝土的开裂强度,因此,对该区域的混凝土应采取加劲处理,以防止混凝土拉裂;最大主压应力发生在架桥机肢腿处附近,小于混凝土的抗压强度。     

25t轴重荷载作用下隧底脱空区域受力特性分析

为了研究在役铁路隧道在通车之后隧底脱空病害的问题,采用有限元理论,建立隧道脱空区域在围岩压力与25 t轴重列车动载作用下的数值计算模型,主要研究80 cm与40 cm脱空宽度分别距隧道中心线0,80 cm与160 cm时脱空区域的受力特性。结果表明:在围岩压力下,脱空区域中线上壁和外侧顶角混凝土中产生拉应力及内侧顶角中产生压应力,其中压应力对脱空的宽度更为敏感;同时施加列车动载作用时,脱空区域上壁出现了竖向动应力与横向拉应力,得到了脱空区域力学指标的最大响应值及其出现的具体位置,宽度的增加对脱空区上壁横向拉应力更为显著,上壁横向拉应力增幅超过200%,竖向动应力增幅达50%。因此,隧底脱空区周围应力分布复杂,拉应力与压应力在脱空区域同时存在,应力突变严重,对脱空现象应及时组织处理。     

高速铁路桥梁支座垫石开裂成因分析及改进措施

随着铁路建设发展,桥梁病害随之增多,其中高速铁路桥梁支座垫石开裂问题突出,严重影响桥梁服役功能及寿命。为研究支座垫石混凝土开裂成因,以某铁路桥梁桥墩加垫石结构为背景,利用ANSYS有限元软件,系统分析了在新老混凝土收缩作用、桥墩与垫石不同龄期差及支座垫石振捣是否密实条件下,新浇筑垫石的应力状况,并提出避免支座垫石开裂的改进措施。结果表明:新老混凝土收缩作用是架梁后支座垫石拉应力产生的主要原因;垫石收缩应力随新老混凝土龄期差增大而增大,最后趋于稳定;支座垫石混凝土振捣不密实会使垫石拉应力增大,导致垫石内部裂缝的产生;垫石浇筑前对桥墩混凝土润湿能有效减小垫石收缩应力,避免垫石开裂。     

大跨度混合梁斜拉桥上无砟轨道纵向力分析

以昌赣客运专线(35+40+60+300+60+40+35)m混合梁斜拉桥为例,建立了大跨度斜拉桥上无砟轨道精细化模型计算分析不同荷载作用下大跨度桥上无砟轨道纵向力。计算结果表明:在温度荷载作用下,钢轨纵向应力相对较大,最大拉应力为130.03 MPa,跨中轨道板纵向应力较小。在竖向荷载作用下,钢轨、轨道板和底座板的拉应力最大值出现在桥塔附近,压应力最大值出现在跨中附近,其中钢轨压应力最大值为15.02 MPa,底座板拉应力最大值为3.05 MPa。在列车制动作用下,钢轨、轨道板和底座板的拉应力最大值出现在跨中附近,压应力最大值出现在桥塔附近,轨道板和底座板纵向应力均较小。     

温度应力对铁路预制装配式空心桥墩壁厚及预应力的影响分析

和(田)若(羌)铁路预制装配式桥墩采用了双柱圆形空心墩的结构形式和预应力钢筋的连接形式.由于线路所在区域昼夜温差大,墩壁内外侧易产生较大的温度应力.本文通过建立实体单元有限元模型,分析温度应力在墩身的分布情况.结果表明:在不同墩柱壁厚设计条件下产生的温度应力差异较大,采用预应力钢筋连接方案时需要施加的消压预应力不同.壁...     

郑州市城郊铁路工程独柱高架车站抗震分析

结合郑州市第一座独柱高架地铁车站工程实例,采用三维有限元模型,对多遇地震下墩柱混凝土压应力、钢筋压应力、钢筋拉应力、墩柱稳定性应力进行分析,对罕遇地震下墩柱弯矩进行了分析。同时在抗震要求下,对结构强度,结构变形进行分析计算,结果表明独柱高架地铁车站主体结构在地震作用下是安全,可靠,能够达到抗震设计要求。