武广铁路客运专线140m钢箱系杆拱桥设计及其在高速铁路中的应用

高速铁路行车对桥梁的强度、刚度及动力性能等提出了更高的要求,较为详细介绍140 m下承式钢箱系杆拱桥的结构设计特点,在武广铁路客运专线工点应用的基础上,运用通用有限元程序以及模型试验进行对比、分析与总结,给出了一些主要的计算成果,为本桥型在高速铁路中的应用提供参考。研究结果表明,本桥具有良好的静力性能,动力特性良好,通过采取一系列的措施,满足无砟轨道高速行车的要求。     

高速铁路下承式钢桁结合梁桥在偏载作用下的受力特性分析

以京沪高速铁路64 m简支下承式钢桁结合梁桥为对象,采用作者曾经提出的空间板梁单元和常规板壳单元、空间梁单元和空间桁单元离散结构,对其在偏载荷载作用下的受力特性进行空间有限元分析,计算主桁、混凝土板和纵、横梁的应力和位移。结果表明:该桥在偏载荷载作用下符合强度刚度要求。     

蝴蝶拱桥稳定性多参数影响研究

以某蝴蝶拱桥为工程背景,建立该桥的空间有限元计算模型,分4个工况计算了该桥的稳定安全系数。通过改变拱肋外倾角度、拱肋刚度、端横梁刚度以及吊杆布置形式计算了不同设计参数下结构在恒载工况以及恒载+活载工况的失稳特征值。结果表明,拱肋的刚度对稳定性起着决定性作用;吊杆的布置形式只改变拱肋的面内刚度,对于面外刚度没有影响。     

高速铁路大跨度梁拱组合桥抗震分析

大跨度梁拱组合桥由于竖向刚度较大、梁高较小成为高速铁路常用桥型。为研究梁拱组合桥的地震反应特点,对一(60+128+60)m梁拱组合桥建立动力有限元分析模型,并进行特征值分析,根据其振动模态分析梁拱组合桥的振动特点,并采用时程分析方法对该桥进行弹性和弹塑性地震反应分析。结果表明:该桥在多遇地震下满足截面偏心距要求;在罕遇地震下满足延性率要求;结构满足"小震不坏、大震不倒"的抗震设防目标。     

高速铁路钢箱叠拱桥空间稳定性分析

针对新建哈尔滨—大连高速铁路140 m钢箱叠拱桥方案,利用有限元分析程序MIDAS建立空间有限元模型,进行整体稳定性分析,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,并且探讨影响大跨度钢拱桥稳定性的因素,这些因素包括:拱肋形式、拱肋刚度、拱肋倾角、横撑样式及布置形式、横撑刚度、系梁刚度、吊杆刚度、吊杆对数(或间距)以及矢跨比。     

高速铁路大跨度混凝土斜拉桥设计研究

为研究混凝土斜拉桥在高速铁路上的适应性,以主跨260 m高速铁路双塔混凝土斜拉桥为例,根据功能需要和场地条件进行桥梁结构设计,然后通过建立空间三维有限元模型,综合采用最小弯曲能量法和影响矩阵法确定斜拉桥的合理成桥状态。在合理成桥状态下,斜拉索索力均匀,桥梁整体处于桥塔预偏、中跨预拱状态。最后,分析混凝土加劲梁的竖向、横向刚度以及桥塔变形,研究温度作用和混凝土收缩徐变效应对行车安全性和舒适性的影响,并对混凝土加劲梁、桥塔以及斜拉索的强度进行验算。分析结果表明,大跨度混凝土斜拉桥各受力构件的强度和刚度均满足高速铁路行车要求。     

高速铁路下承式钢桁结合桥研究

下承式钢桁结合桥跨度大、建筑高度低、刚度大、噪声小、施工快捷,在法国和日本高速铁路上已有应用,我国目前还没有一座这样的桥梁。本文通过有限元分析和模型试验,对下承式钢桁结合桥的结构体系、桥面系结合形式、有限元分析方法、节间长度及纵梁根数对桥面系受力状态的影响、混凝土板裂缝宽度控制等问题作了研究,认为因地制宜地选取下承式钢桁结合桥的合理结构形式用于我国高速铁路建设和既有线提速改造可收到较好的经济效益和社会效益。     

900t下导梁高速铁路架桥机有限元分析

应用有限元分析程序Super SAP对900t下导梁高速铁路架桥机进行有限元分析,重点描述了怎样用梁单元模拟总体结构,并介绍了主要部件的屈曲稳定性分析。     

高速铁路无砟轨道112m尼尔森体系提篮系杆拱桥设计

研究目的:高速铁路速度快,无砟轨道技术性强,对结构刚度要求以及梁轨的适应性要求高。需要研究新型桥梁结构的设计理念和方法。研究结果:下承尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥造型美观,建筑高度低,跨越能力强;外部静定结构,适应性强;桥梁结构竖、横向刚度大,整体桥面对轨道的应对性能好;造价经济,养护方便,能较好地适应高速铁路对桥梁结构的要求。本文详细介绍了112 m提篮系杆拱桥设计。     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。     

地震作用下面板对加筋土挡墙稳定性影响研究

地震荷载作用下加筋土挡土墙一般都用拟静力法进行分析,该法很难考虑到面板对加筋土挡墙稳定性的影响。借助有限元分析方法,通过引入筋-土、面板-土、面板-面板接触单元,建立由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材料单元组合的加筋土挡墙有限元模型。通过该模型,探讨地震荷载下不同刚度条件下面板对加筋土挡墙整体稳定性的影响。通过分析格栅最大拉应力的位置以及面板各点加速度的变化得到了加筋土面板对加筋土结构整体稳定性有很大影响的结论。在设计加筋土挡墙时,应选用刚度比较大的面板。     

高速铁路简支钢桁梁桥横向刚度限值研究

本文根据列车－桥梁时变系统随机分析结果，按照桥上列车脱轨安全系数和司机、旅客舒适度的要求，得出６４ｍ、８０ｍ钢桁梁桥横向刚度限值－－桥梁客许极限宽跨比［Ｂ／Ｌ］，经初步验证此计算结果良好，并对今后制定高速铁路钢桁梁桥横向刚度限值具有一定的参考作用。     

轨道约束对高铁大跨连续梁桥地震反应的影响

研究目的:针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,以京沪高速铁路某大跨度连续梁桥为研究对象,采用线桥一体化模型讨论轨道体系对桥梁动力特性及地震反应的影响。研究结论:(1)轨道约束体系可增强相邻桥跨间的纵向联系,使按传统模型分析得到的两个单独振动单元变为一个整体振动单元,随着简支梁跨数的减少,连续梁桥的纵向一阶自振周期逐渐减小;(2)采用线桥一体化模型计算的连续梁桥地震反应大于传统模型,且随着简支梁跨数的增加,地震反应增大明显,不考虑轨道体系的纵向约束效应时,连续梁桥的地震反应偏于不安全;(3)随着轨道系统伸缩刚度的降低,线桥一体化模型的计算结果越来越接近传统模型;(4)随着端刺刚度的增加,连续梁桥的地震反应逐渐减小,但当端刺刚度大于一定值时,对连续梁桥的地震反应几乎无影响;(5)该研究结果可为多遇地震下高速铁路桥梁抗震计算模型的修订提供依据。     

兰新高速铁路128 m简支系杆拱设计

以兰新高速铁路乌鲁木齐河特大桥主桥128 m简支梁拱组合结构为工程背景,分析该桥设计面临的难点和控制因素,介绍该桥的结构设计,包括构造尺寸、设计步骤和相关刚度控制措施,并借助有限元软件开展动力和稳定等分析。结果表明:通过拱肋和系梁刚度的合理配置,结合特殊处理措施,能保证大跨简支梁拱组合结构的工后变形满足无砟轨道铺设要求,可为以后类似平行吊杆体系简支系杆拱桥设计提供参考。     

极端天气下裸拱状态的拱肋安全性能分析

本文以新疆阿勒泰市望湖街路桥为研究背景,该桥采用钢管柱支架法进行拱肋架设浇筑。为保证浇筑完之后裸拱结构在极端天气作用下内力和变形符合要求,利用有限元软件Abaqus进行无措施下裸拱所受荷载模拟,根据计算结果制定临时防护方案。然后对缆风绳固定时裸拱结构再次进行模拟,静力性能和稳定性能验算结果显示,所采用的临时措施满足规范刚度要求。说明通过理论计算可以提高拱肋架设施工的稳定性,对实际工程具有指导意义,确保了极端天气下裸拱拱肋的安全性。     

高墩大跨刚构桥施工稳定性分析研究

研究目的:高墩大跨度连续刚构桥悬浇施工中,最大悬臂状态下结构的稳定性至关重要。本文以牛角坪双线特大桥为工程背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对施工过程中的主墩及最大悬臂状态进行了非线性屈曲分析,研究高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性。研究结论:采用ANSYS有限元程序,建立了本桥最大悬臂状态实体单元模型,综合考虑了双重非线性的影响,研究该桥最大悬臂状态施工过程中可能出现的9种工况的施工稳定性,研究结果表明,该桥主墩纵向弯曲刚度小于横向弯曲刚度,墩相对较易发生纵向屈曲失稳,但稳定特征值大,其主墩自体稳定性及最大悬臂施工状态施工稳定性好,施工过程中结构不会发生稳定性破坏,对于工程实践具有实际指导意义。     

有限元三维实体单元与壳单元的组合建模问题研究

板单元与实体单元之间的连接由于本身自由度的不同使转动自由度不连续，这个问题是有限元计算中比较难以解决的问题，本文采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，复合单元可以看成是板单元与实体单元的组合，其刚度矩阵可以看成是板单元刚度矩阵与实体单元刚度矩阵的叠加，即复合单元具有三个方向的位移自由度和三个方向的转动自由度，通过对全实体有限元模型和具有复合单元的有限元模型的计算证明，采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，其计算结果与全实体有限元模型的计算结果偏差较小，结果真实可靠。     

轨排框架法在重载铁路施工中的适用性研究

轨排框架法施工技术是我国高速铁路双块式无砟轨道施工采用的主要施工技术,具有施工精度高、质量稳定可靠等特点。重载铁路相对高速铁路曲线半径小,对轨排框架长度、刚度均有一定适用性要求。通过理论计算确定在重载铁路最小曲线半径条件下适用的最大轨排框架长度,通过有限元建模分析轨排框架刚度对重载铁路曲线轨道状态的适用性以及确定轨排框架支撑条件对道床结构高度较高的重载铁路无砟轨道的适用性。     

斜拉拱桥自振特性分析

以湘潭市湘江四桥为例,利用大型通用有限元程序建立了斜拉拱桥的2种三维空间有限元模型,计算该桥梁结构的自振频率和振型,分析主要结构参数对振动特性的影响,并与同等跨度的系杆拱桥自振特性进行对比分析。从计算数据可以看出,梁杆系模型具有足够的精度,是一种较为合理适用的分析方法。横向刚度对结构的稳定性起控制作用,该桥横撑位置和数目的变化对结构的自振特性影响较大,其数目适当增加,能有效提高结构的横向刚度,而斜拉索和索塔刚度对其影响相对较小。上述结果和结论可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

武广高铁王灌冲大桥施工监测技术

大跨度高速铁路预应力混凝土连续梁桥有其自身的结构特点和施工技术,结合武汉至广州客运专线中最大跨径的预应力连续梁桥-王灌冲大桥工程实例,探讨了高速铁路预应力混凝土连续梁桥的的施工监控。根据有限元理论计算和施工过程中对主梁的测试,使用灰色预测控制理论对高速铁路预应力混凝土桥梁进行高程偏差调整和预测,综合确定主梁施工的立模标高,为大跨度高速铁路预应力混凝土桥梁的安全施工和合理成桥状态提供技术依据。