高速铁路大跨度混合梁连续刚构设计关键技术研究

广湛高铁采用(109+2×200+109) m混合梁连续刚构跨越西江主航道,主梁采用预应力混凝土梁+钢混结合梁的混合梁形式,与预应力混凝土连续刚构相比,减轻了结构自重,降低了主梁弯矩和剪力,提高了桥梁跨越能力;跨中采用钢混结合梁,减小了因混凝土收缩徐变对结构后期变形的影响,改善了结构受力和高速行车条件。钢混结合段为钢主梁与预应力混凝土主梁的连接构造,是混合梁桥关键传力部位,根据刚构桥的钢混结合部受力模式,设置于主梁受力较小位置,采用有格室后承压板式结合部构造。通过对钢梁截面分析比选,采用符合结构受力特点、经济性较好的槽形钢箱混凝土结合梁,并对槽形钢梁超高腹板稳定性、空腹桁架式横隔板构造等关键技术进行研究。建造方案推荐采用挂篮悬臂浇筑混凝土梁,钢梁采用整体吊装安装,混凝土桥面板采用分块预制,可有效保证施工工期。     

独塔单索面斜拉桥空间应力状态分析

现代斜拉桥多采用密索体系,属高次超静定结构,且箱 形的主梁结构空间效应明显,单纯地由平面分析很难反应桥梁 的实际受力状况。以一独塔单索面斜拉桥为背景,采用新型空 间单元———实体退化单元,考虑三向预应力效应,对其成桥状 态下的纵、横、竖向的正应力状况进行了分析。分析结果表明, 该桥在恒载下,主梁顺桥向正应力沿横向分布相当不均匀,翼 板上的顺桥向正应力明显小于主梁中间部分的正应力;塔梁相 交处主梁的横桥向拉应力偏大。空间分析结果为完善设计提 供了依据,确保了桥梁在设计上的安全。     

昌平轻轨钢-混凝土结合连续刚构桥设计

轨道交通昌平线高架区间跨线桥采用两联桥跨布置为(37+60+79+42.5)m及(42.5+79+42.5)m的钢-混凝土结合连续刚构方案,本桥具有跨度大、曲线半径小、地震烈度高、桥下既有线众多等特点,设计控制因素较多。介绍该桥的方案选择、结构设计、主梁有效宽度计算以及墩梁固结段的处理,并针对连续梁负弯矩区混凝土桥面板受力问题,提出预制桥面板、预加静载法、施加纵向预应力、滞后结合、高配筋率等多种处理方法,对其效果做出综合比较,以确定最终施工方案。     

全组合连续梁设计关键技术

钢混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂一直是困扰国内外桥梁工程界的问题,虽然可以采取施工措施予以解决,但成桥内力仍取决于施工阶段的控制水平,且技术较为复杂。不同于传统钢混组合连续梁,本文以一联3×30 m钢板组合连续梁为例,根据其正负弯矩区的受力特点,首次提出了全组合连续梁的概念。全组合连续梁由正组合截面和负组合截面通过混合桥面板连接而成,且钢梁受力是连续的。通过结构设计、计算和受力机理分析,提出了适用于多片预制主梁的叠合湿接缝构造等多项设计关键技术,从而为组合连续梁设计提供了一种新方案。     

大跨度高铁斜拉桥钢-混结合主梁收缩徐变研究

为研究钢混结合主梁混凝土桥面板的收缩徐变对大跨度高铁无砟轨道斜拉桥的影响,以昌吉赣客专赣江特大桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立全桥精细化数值分析模型,考虑钢混结合梁混凝土桥面板不同的加载龄期,分析结合梁斜拉桥在收缩徐变效应下变形及受力的变化。结果表明:赣江特大桥结合梁在施工成桥初期至运营5年后,钢混结合梁混凝土桥面板收缩徐变引起面板及钢箱梁的应力变化情况均满足规范要求,桥面板及钢箱梁在施工成桥1年后收缩徐变完成50%以上,3年后完成80%左右;桥面板混凝土的加载龄期越长,混凝土收缩徐变对桥梁结构变形和受力的影响越小,并在混凝土加载龄期达到180 d后对桥梁结构的影响呈稳定趋势,将结合梁桥面板预制存放180 d后再进行吊装,可有效降低混凝土收缩徐变对此种结构正常使用期间力学行为的影响。     

大跨度叠合梁斜拉桥中跨合龙技术研究

随叠合梁技术的成熟与发展,叠合梁斜拉桥在高速铁路中应运而生,中跨合龙成为斜拉桥施工过程的一个重要环节。钢混叠合梁施工一般先焊接钢梁再施工桥面板,导致跨中最大悬臂段和跨中合龙段的桥面板无法从主梁前方的合龙口吊装至桥面。为解决这一问题,以昌赣客专赣江特大斜拉桥为工程背景,通过采取先后顺序施工主梁最大悬臂段的钢混叠合梁,并将跨中合龙段桥面板提前存放于主梁之上,最后预抬合龙口主梁标高,并对合龙口宽度进行温度观测以配切合龙段长度的措施,保障了大桥的顺利合龙,节约了工期与施工成本,为类似工程提供借鉴。     

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。     

双曲面球型减隔震支座在刚构连续梁桥中的应用

结合处于高烈度地震地区的某(48+4×80+48)m刚构连续梁桥的工程实例,分析表明对高烈度区的长联多跨刚构连续梁桥进行常规抗震设计往往无法达到抗震设防目标。应用双曲面球型减隔震支座进行减震设计,可以有效地降低抗震设计控制截面的内力,使结构设计更容易满足抗震规范的要求。同时分析了双曲面球型减隔震支座的两个主要参数摩擦系数和球心距对刚构墩减震效果的影响。对于同一个球心距,刚构墩墩底的顺桥向弯矩响应、墩顶的顺桥向位移响应随摩擦因数的增大而减小,横桥向弯矩响应、横桥向位移响应随摩擦因数的增大而增大;对于同一个摩擦因数,随着球心距的增加,刚构墩墩底的顺桥向、横桥向弯矩响应以及墩顶的横桥向位移响应均呈现减小趋势,而刚构墩墩顶的顺桥向位移响应呈现先减小后增大的趋势。     

基于结构受力模式主动调整的高速铁路双线隧道预制装配式衬砌的设计选型

基于荷载-结构模型分析了不同围岩等级条件下整体衬砌内力特征,调整结构受力模式,从最大弯矩位置开始将衬砌结构分为7部分,分析了不同围岩等级及接头刚度条件下预制装配式衬砌结构的受力与变形特征。结果表明:与整体衬砌相比,各围岩等级下预制装配式衬砌的最大轴力和最大位移均不同程度增大,最大弯矩均不同程度减小,使隧道结构更加稳定;随着衬砌接头刚度逐渐增大,衬砌结构最大轴力和最大位移逐渐减小,最大弯矩先减小后增大;相对于整体衬砌,接头刚度小于45 MN·m/rad时预制装配式衬砌边墙、拱脚和仰拱安全系数略有下降,拱顶和拱肩安全系数大幅增加,因此接头刚度不宜大于45 MN·m/rad。     

无砟轨道桥梁桥面板ZK活载计算图示分析

为准确模拟高速铁路桥上无砟轨道结构传递ZK活载至桥面板上的荷载分布效应,采用Abaqus软件建立CRTSⅠ型双块式无砟轨道精细化数值分析模型,通过对底座板底面垂向应力等值线分布进行分析,开展高速铁路桥梁桥面板ZK活载计算图示的研究。研究表明,进行桥梁结构横向荷载计算或桥面板、桥面铺装等桥梁结构局部精细化受力分析时,在单轴ZK特种荷载作用下,荷载传递至桥面的计算图示可简化为顺桥向长2.0 m、横桥向宽0.7 m的矩形面荷载,均布面荷载值为90.80 kPa;在四轴ZK特种活载作用下,计算图示可简化为横桥向分布宽度为0.76 m的条状面荷载,均布面荷载值为109.20 kPa。     

基于梁-复合弹簧模型的装配式车站地震反应研究

基于装配式车站结构现有研究成果,建立适用于装配式地铁车站结构的梁-复合弹簧简化动力分析模型,通过与三维实体模型分析结果对比,验证该模型的有效性,并应用该模型开展装配式地铁车站结构与同型现浇结构的横向地震反应对比分析。结果表明：水平地震作用下,装配式车站结构和同型现浇结构的变形差异不大;其截面内力波动趋势与现浇结构一致,且均在同一时刻达到峰值;其典型截面的弯矩及弯矩波动幅度均小于现浇结构,其注浆式榫槽接头减小了结构截面弯矩及弯矩波动的幅度,减弱了结构在地震作用下的弯矩响应。该研究可为预制装配式地铁车站结构抗震计算提供技术支持,为预制装配技术应用于地下结构建设提供参考。     

下承式钢桁半结合桥桥面系的受力状态及改善方法

针对下承式钢桁半结合桥横梁的面外弯曲和混凝土桥面板受拉的问题，以64和96m下承式钢桁半结合桥为例，对3种现浇混凝土板施工方法桥面系的受力状态进行计算和分析比较。结果表明：采用由跨中向两端逐个节间固联纵、横梁后再浇筑混凝土板的方法，可使横梁的面外弯矩大幅度减少。据此提出预制板不设纵梁和待混凝土预制板全部上桥就位并释放横梁面外弯曲后再固联纵梁与横梁的2种施工方法。采用这2种施工方法可以基本消除一期恒载作用下横梁的面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力，如果再加上压重等措施，则可进一步消除或减少二期恒载和活载引起的横梁面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力。     

上跨津山铁路PC槽形梁的力学特性分析

研究目的:采用平面计算和空间分析相结合的方法,研究PC槽形梁在上部竖向荷载作用下的梁体应力、结构变形和自振特性等力学性能,分析有无端横梁对梁体受力的影响,从而为32 m客货共线铁路PC简支槽形梁的设计提供理论指导和科学依据。研究结论:(1)竖向荷载作用下主梁腹板向槽口内侧倾斜,弯曲扭转共同作用使主梁上缘应力分布不均;(2)最不利荷载作用下梁跨中下缘纵向正应力在横桥向大致呈U形分布;(3)上部竖向荷载逐渐增大时,主梁的横向位移越来越大,槽口逐渐减小,梁端部的横向位移略大于跨中的;(4)端横梁有效改善了梁端道床板的受力,但对跨中道床板的影响甚微;(5)梁体振动表现为主梁、道床板相互作用共同参与振动,与简支板梁有所区别;(6)本研究成果可为类似PC槽形梁的结构设计提供参考。     

高烈度区实体双薄壁矮墩连续刚构桥抗震设计

研究目的:以高烈度区实体双薄壁矮墩连续刚构桥为研究对象,以桥梁下部结构的整体抗震性能为分析重点,基于三水准设防目标,提出实体双薄壁矮墩连续刚构桥的延性抗震体系选择方法,系统探讨实体双薄壁矮墩的截面尺寸、纵筋配筋率与结构抗震性能的关系。研究结论:(1)对于高烈度区连续刚构桥实体双薄壁矮墩,应根据桥墩的剪跨比判断其破坏模式,并选择相应的延性抗震类别和设计方法;(2)在多遇地震激励下,主墩截面尺寸及配筋设计由纵桥向地震反应控制,随着墩壁厚度的增加,主墩控制截面纵桥向弯矩显著增大,且增幅显著大于横桥向激励的结果;(3)在横向罕遇地震激励下,因实体双薄壁矮墩横桥向的剪跨比较小,桥墩横桥向只能采用完全弹性或基本弹性结构,导致桥墩及桩基的配筋率显著增大,成为控制桥梁下部结构设计的主要因素;(4)纵向罕遇地震激励下,壁厚增大,主墩塑性转角需求减小,在壁厚与纵筋配筋率的三种组合条件下,主墩塑性铰区截面塑性转动能力均能达到"大震不倒"的抗震性能需求,且其变形能力安全储备基本相当;(5)该研究成果可为类似桥梁的抗震设计提供参考。     

不同速度等级装配式轨道结构设计及检算

为深入研究时速80～250 km轨道交通装配式轨道技术,建立装配式轨道精细化分析模型,对轨道结构参数进行分析,综合考虑列车荷载因素、土建因素、曲线段轨道板矢距调整因素和施工因素对轨道结构参数的影响,并对轨道结构进行选型分析及检算.研究表明:(1)轨道板长度、扣件间距对轨道板受力影响较小,轨道板宽度和厚度增大,轨道板受力...     

铅芯隔震橡胶支座参数对连续梁桥地震响应的影响

采用有限元软件ANSYS建立4跨连续T梁桥有限元模型,基于非线性时程分析法研究了铅芯隔震橡胶支座参数对桥梁地震响应的影响规律。研究结果表明:桥墩的墩梁纵桥向相对位移最大值随屈服前刚度与屈服后刚度的增大呈逐渐减小的趋势;桥墩墩底纵桥向弯矩最大值随屈服前刚度的增大呈先减小后增大的趋势,而随屈服后刚度的增大呈先增大后减小的趋势;随着铅芯隔震橡胶支座等效阻尼比、铅芯屈服力的增大,桥墩墩底纵桥向弯矩最大值呈先逐渐减小后逐渐增大的趋势。     

西堠门大桥正交异性钢桥面板静载和徐行试验研究

基于西堠门大桥正交异性钢桥面板静载和徐行试验,研究在汽车轮载作用下正交异性钢桥面板关键构造的应力大小、历程和分布规律。试验结果表明,在3轴30t试验车作用下,纵肋底板跨中测点的纵向应力最大,达51.7MPa,横隔板开口上缘测点的最大主应力次之,为30.8MPa,面板上测点的最大横向应力较小,为16.7MPa。面板横向应力、纵肋腹板竖向应力的纵向影响线长度约为2倍横隔板间距,横隔板开口上缘主应力的纵向影响线长度约为1.5倍横隔板间距,纵肋底板纵向应力的纵向影响线长度约为3倍横隔板间距。运用泄水法对徐行试验测得的应力历程进行分析,得到钢桥面板关键构造的应力振动幅值大于5MPa的次数分别为:纵肋底板跨中纵向应力3次,最大应力振动幅值为60.1MPa;面板横向应力3次,最大应力振动幅值为26.8MPa;纵肋腹板竖向应力4次,最大应力振动幅值为16.1MPa;横隔板开口上缘主应力2次。运用AN-SYS软件提供的SHELL181单元建立钢箱梁节段模型进行静力分析,计算结果与实测结果基本一致,表明SHELL181单元能够模拟钢桥面板的受力特征。     

闭口肋正交异性钢桥面板应力分析

<正>交异性钢桥面板在车辆荷载作用下将产生极大的面外弯矩,由于桥面板与纵肋的相对厚度较小,这种面外弯矩将导致较高的弯曲应力进而使构件产生裂纹。用大型有限元分析软件ANSYS对正交异性钢桥面板在板-肋连接处的应力状况进行了数值计算。计算结果表明桥面板应力一般大于纵肋应力,可在横截面加设内横隔板以改善结构受力,同时帽孔尺寸不宜过大,设为25 mm较为合适。     

大跨径梁桥非连续施工对成桥影响效应分析

内蒙古某(85+6×150+85)m PC黄河特大桥冬季休工期(长达6个月),恰逢主梁施工至最大悬臂状态,需验算非连续施工阶段受力状态以保证安全合龙成桥。采用计算土弹簧刚度来模拟桩—土摩阻效应,以Maxwell模型模拟墩顶新型阻尼器的墩梁位移效应,建立连续成桥和非连续成桥的线性和非线性数值模型。结果表明,与连续施工成桥相比,长悬臂施工状态休工使梁端上挠增大,主梁位移变化明显;主梁纵向最大弯矩增大,箱梁混凝土上下缘应力累积减小。     

正交异性桥面钢板梁在铁路电气化改造中的应用

研究目的:在铁路电气化改造中为了提高上跨铁路桥的桥下净空,需要采用结构高度更低的下承式结构形式替换原结构,同时施工中不能影响桥下既有线行车。本文研究了下承式正交异性桥面钢板梁替换既有16 m低高度预应力混凝土梁的应用。研究结论:下承式正交异性桥面钢板梁是将设置纵横梁加劲的钢桥面板与两片主梁连接,荷载通过桥面板与纵横梁传给两片主梁的梁式结构。与预应力混凝土梁相比,降低了结构高度;采用工厂预制现场拼装架设的方法,加快了工程进度,实现了利用天窗时间完成换梁施工;在正交异性钢桥面板上铺设道砟,解决了钢梁明桥面的养护维修困难;同时讨论了正交异性桥面板的受力性能。目前该结构形式已应用于京九铁路电气化改造。