桥梁转体施工中球铰接触应力分析研究

转体施工是桥梁建造中重要的方法之一。转体施工中,其转动装置处于高应力状态。因此,对转动装置的接触应力分析是确保结构安全、转动顺利完成的关键性工作。获得准确的接触应力分布,亦是后续计算摩擦力、摩擦力矩的基础。以茂湛铁路跨线桥为例,建立了两种有限元接触模型,对转动球铰进行数值分析,获得了球铰表面接触应力分布规律。数值分析表明:球铰表面接触应力呈现出中间向两边逐渐增大的分布特征。两种有限元模型的结果基本一致,其中弹簧模型有更高的计算效率。按照获得的接触应力分布计算摩擦力,比规范方法更接近试验值。采用的有限元模型及得到的接触应力分布规律,可以在转体施工接触应力分析中应用与推广。     

基于非赫兹接触理论下的转体施工过程抗倾覆分析

以往转体桥球铰受力分析均基于《公路桥涵施工技术规范》,即简化为平面来进行协调接触应力计算,其转体过程中转动系统的抗倾覆能力由球铰的竖向摩阻力矩提供。文中基于非赫兹接触理论进行球铰接触应力的计算,进而推导球铰的抗倾覆力矩,并通过与实际测量结果与计算倾覆力矩的比较,得出相对于《公路桥涵施工技术规范》的简化算法,基于非赫兹接触理论下转体施工的桥梁抗倾覆能力算法的优越性,结果显示该算法的精度较基于简化算法的计算精度更高。     

桥梁转体施工中球铰静摩擦系数计算方法

为得到桥梁转体施工中球铰静摩擦系数的准确值,对其计算方法进行研究。根据球铰法不平衡称重试验测试球铰摩阻力矩,对桥梁转体施工的不平衡称重进行数学分析,建立新的球铰摩阻力矩计算数学模型,推导了球铰摩阻力矩和静摩擦系数计算公式。采用常规公式和新公式对2个工程实例称重试验过程中的静摩擦系数进行了计算,并与实测值进行比较,对比结果表明,在称重试验过程中,按照常规公式计算的静摩擦系数与实际牵引力反推计算的静摩擦系数存在较大的偏差,按新公式计算的静摩擦系数与实际牵引力反推计算的静摩擦系数吻合较好,验证了新公式的准确性。对桥梁转体施工中球铰静摩擦系数设计取值提出了合理化建议。     

平转桥梁转动体系受力分析

转动体系在转体施工过程中受力集中且往往存在偏心现象,其受力安全性直接攸关转体施工的成败,分析转动体系受力状态对确保桥梁转体施工具有重要意义。在明确桥梁转体工程转动体系常见受力状态的基础上,以实际工程为背景建立转动体系局部仿真模型,对上转盘、下转盘、球铰及球铰加劲肋进行详细的受力分析。结果表明:无偏心状态球铰接触应力由内向外先增大后减小,最大接触应力出现在球铰边缘附近;各部分Von Mises应力及下转盘竖向正应力随偏心程度的加剧呈一侧增大一侧减小;下转盘偏心方向两侧的混凝土竖向正应力差值随偏心程度的增大而增大,工程上可据此估计不平衡力矩。     

桥梁初始偏心下桥梁平衡转体称重实验原理研究

现有桥梁转体称重实验未考虑初始偏心距的影响,导致转体施工计算球铰摩擦系数、启动牵引力误差较大。文中通过考虑初始偏心距,对称重实验原理进行改进,并运用实际工程实验进行计算分析,得出考虑初始偏心距可以提升计算启动牵引力精度60%的结论,保证了桥梁转体施工安全平稳地进行。     

考虑反向摩阻的后张法PC构件锚固损失的计算

基于后张法PC构件预应力钢筋张拉时的经典摩阻理论,建立了预应力钢筋锚固时考虑反向摩阻力的力筋应力损失的统一计算公式,适于电算;给出了相应的近似计算公式,适于手算。分析表明:近似公式与理论公式的计算结果误差在5％以内,完全满足工程上的精度要求。计算结果与现行桥梁规范公式的计算值进行了比较。该方法概念清晰,计算方便,适用于公路与铁路桥梁中任意形状力筋的锚固损失计算。     

跨既有线大跨度曲线梁桥平转牵引力和摩阻系数测试分析研究

在大跨度曲线梁桥平转施工中,发现按照常规计算公式计算的理论牵引力和摩阻系数与实测数据存在较大的偏差,为解决这一问题,有必要进行针对性的牵引力和摩阻系数测试分析研究。通过对不同结构支撑形式及转体形式建立相应的数学模型,进行公式推导和计算,并与实测数据进行比较分析,归纳总结出准确可靠且易于今后工程采纳的牵引力计算方法。同时对转体桥球铰安装施工提出合理化建议。     

大吨位曲线T形斜拉桥平转施工自平衡方法

桥梁转体施工是地形险峻、交通复杂地区桥梁架设的有效方法。随着现代城市交通网络的密集化发展,现代转体施工对象逐渐采用具有曲线线形特征的组合式T形桥梁,其抗倾覆能力决定了转体施工的成败。该文依托跨越京广高铁的郑万铁路上行联络线工程,对中国首座较小曲线半径的曲线T形斜拉桥平转施工状态进行了分析,推导了不同工况下摩阻力矩、不平衡力矩的计算公式,并根据设计配重提出了有效的自平衡配重方法。     

T型刚构桥梁转体系统设计理论研究

本文结合杨凌大道上跨陇海铁路转体施工工程,对公路转体系统的设计、转体球铰的计算方法进行了详细的研究,并给出了一些经验性参数。在实际应用中,该转体系统设计安全、有效,为转体施工工程设计提供了依据。     

某跨铁路大吨位转体斜拉桥球铰设计研究

转体铰是转体施工中的核心部件,目前使用最多的转体铰是平铰和球铰,选择和设计合理的转体铰对保证工程质量和节省工程成本具有重大的意义[1]。某跨铁路转体斜拉桥,其转体重量约为8万吨,远远超过了已有的工程实践。文章以该大桥项目为工程背景,主要通过平铰和球铰物理特性的比较,以及预应力混凝土和钢材两种转体铰材料的比选,选择合理的转体铰类型和材料进行设计分析,并通过有限元分析软件Midas Civil来分析转体铰的强度和刚度是否满足承载要求,为本工程超大吨位转体施工选择和设计合理的转体铰提供依据。     

道路滑坡稳定性分析有限元方法研究

通过具体工程实例采用大型有限元分析软件COSMOS/M进行滑坡稳定性分析计算,详细介绍了滑坡稳定性分析有限元法的基本原理,并通过二次开发程序实现有限元模型建立、边界条件处理以及滑坡稳定安全系数计算。计算中首次采用硬弹簧和软弹簧描述滑坡体滑动面接触摩擦模型,考虑滑动面上出现裂纹后应力释放与应力重分配进行迭代计算,得到滑坡体处于极限平衡状态时应力、应变、位移分布等信息,通过这些信息计算出滑坡体稳定安全系数并进行滑坡体稳定性分析。分析结果表明采用有限元法进行滑坡稳定性分析更接近滑坡体实际受力状态,滑坡体稳定安全系数更符合实际情况,并可通过滑坡体内部拉应力区分布找出滑坡体的薄弱部位,判断滑坡趋势,从而有效指导滑坡治理。     

斜拉桁架桥悬拼施工过程的力学行为分析

为了保证斜拉桁架桥杆件悬臂拼装过程中结构的安全性,对其力学特性进行了分析研究。基于卡子湾大桥的三维有限元实体模型,计算了各施工阶段的结构线形、关键截面的应力及稳定特征值,并将结构竖向位移、杆件轴线偏位计算值、关键截面应力与现场测试值进行了对比分析。结果表明,结构实际刚度较大,使结构竖向位移测试值较计算值偏小;关键截面应力测试值与计算值的在整个施工过程中的变化趋势吻合较好,且结构从最大悬臂状态到全桥合龙阶段的结构受力状态是最不利的。从结构的稳定性来看,随着悬臂长度的增加,结构的面外稳定明显低于结构的面内稳定性,主要体现在部分桁架杆件的局部面外失稳。     

基于Vesic圆孔扩张理论的桩周土抗力计算方法研究

随着目前城市建筑物容量的增大,对作为其主要承载构件的桩基础的承载性能提出了更高的要求。桩-土相互作用问题是桩基水平承载性能研究中必须考虑的重要内容,该问题的研究对于完善桩基础设计理论和指导工程实践具有重要意义。基于Vesic圆孔扩张理论,分析水平荷载作用下桩侧土体的实际受力状态,根据桩身产生水平位移后桩周土应力为近似椭圆形非均匀分布的特点,综合考虑纵向应力变化、桩基整体转动和桩-土摩擦效应对桩侧土抗力的影响,建立二维平面状态下的桩-土相互作用的力学模型,以此推导水平荷载作用下的桩侧土抗力计算公式,得到基于应力增量的p-y曲线计算方法,并通过实例计算验证该方法的适用性,最后针对桩-土参数进行影响因素分析。对比所提方法的计算结果与模型试验的结果可知：将该理论方法应用于水平荷载作用下桩侧土体力学效应的计算时,计算结果和现场实测数据较吻合,尤其在桩基受荷产生较大水平位移时,两者表现出了较好的一致性。通过对桩-土参数等影响因素的计算分析,讨论了桩径、土体内摩擦角和土体变形模量等桩-土参数对桩周土体应力结果的影响,得到了桩周不同位置处土体径向应力和切向应力的变化规律。     

基于破坏模式分析的平转施工桥梁球铰设计方法研究

平转施工桥梁采用的球铰有钢制球铰和混凝土球铰两种形式,通过对其构造和受力特性分析,本文认为控制球铰设计的破坏模式为局部承压下的横向受拉破坏,进而提出了以有效支承半径为控制指标的球铰设计理论,统一了钢制球铰和混凝土球铰的设计方法和流程。通过对钢质球铰和混凝土球铰各自的受力情况进行理论分析和计算推导,给出了有效支承半径的准确计算公式,用于指导球铰几何尺寸拟定和相关参数取值。最后,将本文方法应用于实际工程,数据吻合性较好,证明本文方法合理可靠,具有较强的指导意义。     

非连接式桩筏基础水平特性试验

为了给非连接式桩筏的设计与施工提供参考，针对大型桥梁工程采用的减隔震基础形式--非连接式桩筏，考虑竖向荷载、垫层厚度等因素的影响，进行了非连接式桩筏水平承载性能的室内模型试验研究。采用粒子图像测速法跟踪了土体水平位移路径，利用数字图像关联技术获得了土体位移场与剪切带，分析了竖向荷载、垫层厚度等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律，提出了非连接式桩筏基础水平承载力的简化模型及计算方法，并用试验数据进行了验证。研究结果表明：竖向荷载可有效限制筏板水平位移，设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力，并且桩身弯矩和剪力随垫层厚度的增加而减小；土体在垫层顶部形成位移集中区，产生局部塑性变形并不断扩大，最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带；非连接式桩筏基础水平承载力与竖向荷载相关，当竖向荷载较小时，其水平承载力由筏板与垫层界面摩擦力控制，当竖向荷载较大时，其水平承载力取决于垫层的水平承载力，这与图像分析获得的垫层破坏结论一致。因此，对于非连接式桩筏基础的设计及具体工程应用，可以通过调整垫层的厚度来减小桩身弯矩及剪力；所揭示的非连接式桩筏基础水平承载力变化规律可为今后大型桥梁隔震基础的设计与研究提供参考。     

应用有限元法分析正三轮摩托车车架强度

应用有限元分析方法对某正三轮摩托车实际使用情况的水平弯曲、极限扭转和急制动工况进行了仿真计算,得出车架的应力分布云图,找出了车架的薄弱环节,判定出结构强度的总体水平,从而为车架结构的优化和可靠性设计提供了有价值的结构分析数据。     

津秦客运专线113m简支系杆拱桥平转施工技术

津秦客运专线丰南特大桥以113 m简支系杆拱桥同时跨越津山铁路下行线和丰胥联络线,为不影响津山铁路和丰胥联络线的正常运行,该桥上部结构采用异位支架成桥,整体平转至设计桥位的方法施工.异位支架由钻孔桩基础、钢管桩及贝雷梁组成,位于津山线的下行线外侧并与之平行.平转系统由大吨位球形铰支座、临时墩和圆弧形跨线滑道梁组成.拱桥形成稳定的结构体系后,沿圆弧形滑道梁顶推约33.53m,以球形铰支座为中心平转约17°后跨越既有线上空到达设计桥位,在梁体两端交替进行项、落梁作业,使系杆拱桥落座于永久桥墩的支座顶.     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

转体施工转动体系不平衡力矩测试方法研究

桥梁转体施工中保证转动体系重心位于转轴中心较小的范围以内对顺利转体十分重要,表现为转动体系以转轴中心的刚体不平衡力矩尽量小。然而实际施工中不可能做到转轴中心两侧完全对称,特别是转体前采取支架现浇方式施工的桥梁均存在不同程度的不平衡力矩,需要通过一定方法进行不平衡力矩测试,用于转体前的配重设计。探讨了转动体系不平衡力矩的测试方法,提出了利用墩柱应变（应力）检测不平衡力矩的方法,并以实际某转体桥梁为实例,采用上述测试方法与转动体系称重试验结果进行了对比,结果显示利用墩柱应变（应力）检测不平衡力矩方法可以准确地获得转动体系偏心大小。方法简便易行,可大大减少称重所需的人力物力投入,节省施工时间,为今后转体施工不平衡力矩测试提供借鉴。     

桥梁水平转体平衡称重试验测试原理及方法

由于桥梁水平转体施工的误差极易造成转体墩两侧梁体重量不平衡,对转体球铰产生不平衡力矩,使桥梁在转体过程中可能发生倾覆,故转体前应对梁体进行平衡称重试验。从理论上对球铰结构的不同受力阶段进行力学分析,推导出桥梁转体球铰平衡受力原理,结合工程实例,开展了平衡称重试验测试方法研究。实践证明,以上方法测试精度较高,成本较低,可以保证桥梁转体过程的平稳性和安全性。