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。     

X形钢阻尼器盆式支座设计与分析

将X形钢阻尼器与单向滑动盆式支座进行组合,设计了一种新型支座——X形钢阻尼器盆式支座。该新型支座通过X形钢阻尼器的弹塑性变形和盆式支座的摩擦来消耗能量。通过有限元数值模拟及试验研究相结合的方式对新型支座的力学性能进行了研究。结果表明:数值模拟结果与试验结果相吻合,新支座的滞回曲线饱满,有较好的耗能效果。     

青岛地铁某地下车站结构抗震数值模拟计算分析

为了研究地铁地下车站在地震荷载作用下的受力情况,以青岛地铁某明挖地下车站为例,通过静力法和时程分析法分别建立二维数值模型,对明挖地下车站标准断面的受力进行结构抗震性能模拟分析;对车站大里程端节点结构建立三维数值模型,进行结构抗震性能模拟分析。车站标准断面二维模拟计算结果表明,时程分析法与静力法2种计算方法得到的内力计算结果比较接近,顶板跨中、底板支座、底板跨中、侧墙支座、侧墙跨中均受静力法计算结果控制,顶板支座、中板支座、中板跨中受时程分析法控制,对比基本荷载组合、准永久荷载组合的内力及相应的配筋计算,地震荷载组合对车站结构各构件承载力并不起控制作用;大里程端节点结构三维模拟分析结果表明,车站结构各构件满足抗震设计要求。     

基于ANSYS分析的盆式橡胶支座结构及性能研究

运用ANSYS有限元分析软件对盆式橡胶支座进行了全面的非线性接触有限元分析,并将分析结果与相关实验数据进行了比较.研究支座主要设计参数,如橡胶厚度、盆底厚度、盆环厚度对支座强度、刚度等性能的影响和变化规律.提出了盆式橡胶支座主要结构尺寸的合理选取范围的建议.     

一种新型单向滑动球型支座性能与试验研究

研究了一种新型单向滑动球型支座。在结构形式上滑动套环结构将支座的滑动面和转动面分离,支座受力更简明;倒置安装支座,将支座水平滑动面设置在支座下方,能更精确地模拟简支效果。对其进行多项性能测试,性能优于GB17955中的相关要求,验证了该球型支座的设计合理性。建立了球型支座的简化工程力学模型,并结合工程算例,使用有限元方法分别分析了两种球型支座模型的使用效果,将结果与简支梁的理论解对比,分析表明使用该球型支座能更好地使桥梁支反力趋向理论值。     

预应力混凝土曲线梁桥支座病害成因分析

近年来采用空间杆系模拟曲线梁结构受力时假定梁单元形心与剪切中心重合,无法计算约束扭转效应及翘曲和畸变,结构计算结果与实际受力存在偏差,因此,应采用实体有限元进一步模拟结构真实受力。本文在对预应力混凝土曲线连续箱梁常见支座病害分析的基础上,采用实体有限元建立结构计算模型对主梁施工阶段支座反力的变化进行分析,并与杆系计算结果比较。研究结果表明:曲线梁桥扭转效应和平面内变位是其支座病害出现的直接原因,宜在设计中通过合理设置主梁支座及限位来消除其对结构的不利影响;相对来说,采用实体有限元比采用杆系有限元计算曲线梁结构受力更趋合理。     

盆式橡胶支座结构及混凝土墩台非线性有限元分析

利用平面轴对称模型替代传统的三维实体模型,对盆式橡胶支座进行了较全面的非线性接触有限元分析,并将不同支承形式下的数据进行了对比。研究了弹性支承时混凝土墩台的受力情况,并较系统地探讨了支座和混凝土墩台之间的关系,提出了工程应用中增大支座结构安全度的方法。     

基于摩擦摆支座的高速铁路 连续梁桥减隔震研究

为改善铁路桥梁的横向抗震性能,以高速铁路三跨连续梁桥为例,采用ANSYS软件,建立横向碰撞有限元模型,开展摩擦摆支座的减隔震研究。模型中考虑轨道系统(CRTSⅡ型)约束作用、支座非线性、墩柱弹塑性及桥梁两侧简支梁和路基段的影响。采用非线性地震反应时程分析方法,分析轨道系统约束作用对桥梁结构横向地震响应的影响,探讨挡块-垫石间距及摩擦因数和球面半径对摩擦摆支座隔震性能的影响,并比较2种隔震方案的减震效果。研究结果表明:轨道系统约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震响应,放大墩底剪力横向分配的不均匀性;适当增大挡块-垫石设计间距,可确保摩擦摆支座充分发挥隔震性能;结构横向地震响应对摩擦摆支座摩擦因数的变化较其球面半径变化敏感,且摩擦因数取用0.03～0.04较为合理。     

京新高速上地斜拉桥抗震设计分析

以京新高速公路工程上地铁路分离式立交斜拉桥为对象,分别考虑活动盆式支座的影响,对全桥结构的抗震性能进行了计算分析研究。采用MIDAS建立了斜拉桥的动力有限元模型,考虑E1和E2两种地震动水平的作用,采用反应谱法对斜拉桥的自振特性和抗震性能做了数值分析。研究表明,考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力减小,支座的水平力减小,而桥墩墩底处的内力增大,全桥纵向位移小;不考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力增大,支座固定方向水平力增大可能导致剪坏,桥墩墩底内力减小但全桥纵向位移增大,需要采取减隔震措施来减小纵向位移。     

地铁钢桥上无砟轨道几何参数及隔振垫刚度影响分析

无砟轨道的几何参数对其受力性能影响巨大,采用有限元方法进行无砟轨道受力分析,建立轨道结构空间模型,可求解几何参数变化时轨道结构内力的影响。本文以某在建地铁项目为背景,利用有限元软件ANSYS,对钢桥上橡胶隔振垫浮置板道床在几何尺寸、隔振垫刚度变化条件下的受力情况进行分析,为城市轨道交通建设中该类轨道结构的设计提供理论依据。     

跨座式单轨固定铸钢支座接触应力研究

为了研究跨座式单轨固定铸钢支座铰轴与摆孔之间的接触应力,应用Hertz接触理论,分析影响铸钢支座接触应力的主要因素。采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立固定支座的三维有限元模型,通过计算得到固定支座的接触应力。对支座进行静力荷载试验,对比试验结果与有限元计算结果,验证有限元分析结果的可靠性。最后借助有限元分析手段,计算铰轴直径变化对接触应力的影响。结果表明,固定支座在设计静力荷载作用下的接触应力满足要求,并且铰轴材料具有较大的强度富余;铰轴直径的尺寸会影响支座接触应力的大小,且存在最优铰轴直径使支座接触应力最小,可以为铸钢支座结构的设计与优化提供指导。     

铅芯橡胶支座多向受力力学性能试验研究

研究目的:目前,对铅芯橡胶支座力学性能的研究主要是基于支座的水平单向压剪试验,然而,在实际地震中橡胶支座处于多向受力状态下,因而有必要对支座在多向受力状态下的力学性能进行研究。本文采用低周反复循环加载试验方法对铅芯橡胶支座进行水平单向压剪试验和水平双向压剪试验,研究多向受力对支座力学性能的影响,并对水平双向压剪作用下支座的剪切性能进行模拟。研究结论:(1)与水平单向压剪作用下相比,铅芯橡胶支座在水平双向压剪作用下的耗能能力、屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比均有一定程度的减小;(2)根据铅芯橡胶支座在水平单向压剪作用下剪切性能的经验公式,可以较为有效地模拟支座在水平双向压剪作用下的剪切性能,但在压应力较大时计算值和试验值有较大误差,使用时应予以关注;(3)该研究成果对隔震结构的设计和分析具有参考价值。关键词:铅芯橡胶支座;多向受力;压剪试验;力学性能     

基于橡胶总应变的板式橡胶支座失效条件判据

在数条高速公路桥梁支座病害调查结果的基础上,分析了板式橡胶支座典型病害(局部脱空和剪切变形超限)的成因,并以板式橡胶支座总应变为支座受力状态的判别依据,根据从实桥上取下的运营16~20年的板式橡胶支座的橡胶单轴拉伸试验结果建立支座受力分析有限元模型,对不同规格的板式橡胶支座在不同平均压应力、剪切变形和转角变形下的受力状况进行分析,依不同状况下支座橡胶总应变的大小及其对桥梁结构受力的影响程度,提出了局部脱空和剪切变形超限板式橡胶支座的失效条件。     

顶推施工中支座脱空对混凝土箱梁受力性能的影响分析

在顶推施工过程中,由于滑道高程控制不精确、施工管理不当等因素会导致支座脱空,从而导致支反力的重分布,某些支座支反力必然增加,在支撑位置附近局部应力会比较突出,所以有必要研究支座脱空对混凝土箱梁受力性能的影响。结合某预应力混凝土连续箱梁桥顶推施工实例,通过建立三维有限元实体模型,选取某工况下的支座发生脱空进行分析。计算结果表明:支座脱空对支座支反力及箱梁的局部应力影响比较大,减小了顶板受拉和底板的受压安全储备,梁体下挠位移增大,增加了摩阻力,应在施工过程中严密监控支座,避免发生支座脱空。     

钢弹簧浮置板轨道结构静力学分析

建立钢弹簧浮置板轨道结构有限元模型,对其进行静力学分析。首先分析了剪力铰对钢轨和浮置板垂向位移的影响;其次分析了弹簧支座间距对浮置板应力和弯矩分布的影响;最后计算了不同扣件刚度和支座刚度组合时浮置板轨道结构的变形和受力,为今后优化钢弹簧浮置板轨道结构的设计提供了理论依据。     

铁路填石路堤大粒径填料填筑过程沉降分析

对试验段现场填石路堤大粒径硬质填料填筑过程进行研究,分析填筑过程中路堤的受力变形及大粒径硬质岩填料对路堤沉降的影响。结合现场埋设元器件测得的实测值与有限元数值模拟结果的对比分析,提出控制铁路填石路堤沉降应采取的措施。     

钢筋混凝土连续弯箱梁桥支座病害处理方法及施工监控

部分钢筋混凝土连续弯箱梁的盆式橡胶支座,在施工过程中因安装不当或随运营时间的增长,使盆式支座上导向钢板与下钢盆顶紧,从而导致支座功能失效,给桥梁上部结构受力带来极为不利的影响.对某高速公路钢筋混凝土连续箱梁盆式支座病害处理方法及施工监控,进行了介绍和探讨,供同类桥梁支座病害处理参考.     

钢-混凝土组合箱梁疲劳性能的有限元分析

为提高组合箱梁的抗疲劳性能,采用ANSYS软件进行数值模拟与研究。根据已有试验,建立3根具有不同剪力连接度的组合箱梁模型,验证有限元模型的适用性。进一步分析计算一系列变参数的组合箱梁试件,研究不同因素对疲劳性能的影响。研究结果表明:组合箱梁翼板厚度及跨度的改变对组合箱梁疲劳性能有较大影响,而混凝土强度及钢箱梁高度的改变对组合箱梁疲劳性能影响较小。建议工程上通过增加混凝土翼板厚度改善组合箱梁的抗疲劳性能。     

某跨海连续梁桥隔震研究

以某跨海连续桥梁为工程背景,研究了不同隔震措施下该桥梁结构的地震响应。采用有限元软件Midas Civil对该工程中六跨连续梁桥建立三维有限元精细化分析模型,考虑将该桥梁支座分别设置为铅芯橡胶隔震支座、摩擦摆式支座,并与普通盆式橡胶支座时该梁桥的动力特性与地震响应进行系统的对比研究,以评价跨海连续梁桥的隔震性能。研究结果表明,与普通连续桥梁相比,隔震后桥梁结构自振周期延长,桥梁墩顶最大位移、桥墩墩底弯矩、剪力均显著减小。采用摩擦摆式隔震支座时该跨海连续梁桥可取得更好的减震效果,但其位移较铅芯橡胶隔震支座时大。     

球型支座与上下部结构之间特性研究

采用轴对称有限元模型,加入桥跨及混凝土墩台结构,对10 MN球型支座进行了非线性接触有限元分析,确定了桥跨结构梁体合理厚度模型.研究了支座与混凝土墩台之间摩擦系教对支座的性能影响,建议摩擦系数取值为0.4左右;对比研究试验工况与实际工况下支座应力与变形情况,两者之间有一定差距,对试验数据要正确合理地采用.