预应力对混凝土简支梁振动频率影响的试验研究

用后张法对混凝土简支模型梁施加纵向预应力，测试它们在不同预应力值作用下的自振频率和挠度。发现预应力的作用将改变混凝土简支梁的振动频率，其中基频变化规律明显，二阶、三阶频率变化规律复杂。预应力对三种截面形式简支梁基频的影响均随预应力作用的增大而增大，但增大规律不尽相同。研究表明，实测简支梁基频的方法可推算出简支梁的永存预应力，这一思路可应用于预应力混凝土结构的安全评估。     

高速铁路常用跨度简支箱梁优化研究

以设计速度350km.h-1、跨度32m的预应力混凝土箱梁为例,在分析梁体基频、刚度和变形的设计值与实测值差异成因的基础上,进行高速铁路常用跨度简支箱梁优化研究。结果表明,对于铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道的32m预应力混凝土双线整孔箱梁,实测梁体的自振频率约为设计值的1.4倍,其竖向刚度为设计值的1.7倍,混凝土弹性模量提高、二期恒载降低及桥梁与无砟轨道相互作用分别使梁体基频提高约4.9%～19.9%,4.8%～10.5%和3.6～5.7%;混凝土弹性模量提高、支座摩阻及桥梁与无砟轨道相互作用分别使梁体刚度提高10.1%～43.7%,5.9%～17.7%和7.4%～11.8%。鉴于梁体频率实测值比设计值高出较多,建议设计时梁体频率可取规范限值的0.9;梁体刚度虽可以进一步降低,但应严格控制预应力混凝土梁体的残余徐变变形,确保长期变形不大于现有箱梁的设计值。鉴于跨度32m以上简支梁桥的车桥动力响应显著降低,建议对更大跨度简支梁开展研究。     

更高速度条件下铁路简支箱梁关键参数研究

针对梁体基频、竖向刚度等参数,概述我国高速铁路桥梁参数的研究思路及成果、参数设计及运营现状,采用车桥竖向相互作用程序分析铁路简支箱梁动力响应规律。结果表明,梁体基频为设计参数的控制因素,梁体实测梁体基频高于设计值和规范限值,梁体刚度存在一定的储备;时速350 km的高速铁路简支箱梁可适应更高速度420 km/h的运营要求;420 km/h速度等级高速铁路简支箱梁关键参数可参考350 km/h速度等级相关参数;40 m跨度车桥动力响应明显降低,梁体基频等动力参数不再控制梁体设计,建议开展高速铁路更大跨度简支箱梁应用研究。     

车桥耦合作用下简支钢梁桥时变动力特性试验研究

为研究车-桥耦合作用下简支钢梁桥动力特性的时变规律,设计弹簧小车-简支钢梁桥模型试验,通过一系列静载与动载测试工况,利用监测的振动响应数据,得到不同车体质量、运行速度下简支钢梁桥的跨中动挠度、动力放大系数等参数的变化情况;并对简支钢梁桥在环境激励、跑车激励下的模态参数进行识别,分析其时变规律.试验结果表明:无论是跑车激励工况还是基于短时时不变工况,简支钢梁桥的跨中动挠度、动力放大系数分别随着车重、速度增加而增大;简支钢梁桥的一阶频率成半正弦时程性变化,频率最大下降53％;车辆作用下简支钢梁桥阻尼比无明显规律性变化,但变化值都比环境激励下简支钢梁桥的值要大.     

预应力对混凝土T梁振动频率影响的试验研究

测试预应力T梁在不同预应力值作用下的自振频率,发现预应力的作用将改变T梁的振动频率。其中基频变化明显,二阶、三阶频率变化规律复杂,基频随预应力作用的增大而增大。这就有可能通过实测T梁的基频推算出T梁的永存预应力,这一思路可应用于预应力混凝土结构的安全评估。     

轻轨桥梁高墩结构动载试验与振动特性分析

以某城市的跨座式单轨交通桥梁为工程实例,通过对其高墩结构进行振动特性试验,并基于有限元理论对高墩结构进行分析计算。结合实测数据,采用信号处理分析中的方法 FFT变换和HHT变换进行试验结果分析,以此分析高墩结构的振动特性,并对比两种方法的分析结果,发现HHT变换分析方法优于FFT变换。通过实测值与理论值对比分析,发现高墩结构基频实测值高于理论值,表明高墩结构的实际刚度大于理论结果。通过对高墩结构的振动特性进行分析,表明高墩结构动力性能良好,能满足规范及运营要求。     

40 m跨双片式简支T梁横向加固技术研究

以40 m双片式预应力混凝土简支T梁为研究对象,系统的分析了横隔板的位置、数量和厚度,水平板的位置及长度等参数对梁体自振特性的影响规律。在其影响规律的基础上,提出了合理的加固方案,其横向基频、扭转基频和竖向基频分别提高了27.2%、38.0%和1.5%。     

朔黄铁路32 m超低高度预应力混凝土简支T梁适应30 t轴重货车加固改造分析

对朔黄铁路跨度32 m超低高度预应力混凝土简支T梁适应轴重30 t及以上重载货车(1.2倍ZH(2010)活载)进行了检算分析,结果表明梁体的竖向刚度和力学性能已不能满足现行铁路规范的要求,需对桥梁进行加固改造。选取顶升预弯辅助钢梁的加固方案,使原混凝土梁和预弯辅助钢梁组成组合结构,在活载作用下二者跨中挠度协调一致,在30 t轴重活载作用下梁体的抗裂性、强度和竖向刚度等各项关键指标均满足现行规范要求,能够达到预期加固效果。     

BIM技术在高速铁路32m简支箱梁钢筋优化设计中的应用

我国高速铁路桥梁以32 m预应力混凝土简支梁桥为主，在32 m简支箱梁结构优化设计的基础上，为提高设计精度、优化钢筋布置、节省钢材用量、降低施工难度，将BIM技术应用到32 m简支箱梁的钢筋优化设计中。基于BIM技术在铁路工程领域的应用研究，采用Bentley平台软件对优化后的32 m简支箱梁进行BIM建模，主要结论如下：(1)实现了精细化简支箱梁BIM模型，外部结构包含参数化箱梁主体、梁体孔道、吊梁混凝土块等细部结构，内部结构包含全部梁体钢筋、预应力体系和多种预埋件等结构，以三维可视化的方式将各结构之间的空间位置关系表达清楚；(2)采用软件的冲突校核功能进行钢筋碰撞检查，重点针对梁端处、梁截面变化段及预应力管道周围的钢筋进行优化设计，共节省钢筋用量1 281.59 kg,约占整孔箱梁钢筋用量的2.5%;(3)对箱梁的内部结构进行BIM模型还原与钢筋深化设计，提前解决施工难题，现场指导钢筋大样的制作、梁体钢筋的试拼与绑扎，显著减少施工过程中的钢筋安装问题，可为铁路简支箱梁的BIM技术应用提供参考。     

不同刚度的32m简支箱梁动力性能试验分析

研究目的:为研究不同刚度的高速铁路32 m简支箱梁在动车组列车作用下的工作状态,本文对6个图号的简支箱梁(优化前后的250 km/h有砟轨道、250 km/h无砟轨道、350 km/h无砟轨道)的实测梁体竖向挠跨比、自振频率及动车组作用下的动力响应数据进行分析。研究结论:(1) 32 m箱梁自振频率和挠跨比实测值大于设计值,截面优化后的竖向刚度与优化前相比均有所降低;(2)在同一型号动车组作用下,箱梁振动数值大小与梁体刚度大小呈反比;(3)设计速度250 km/h无砟轨道箱梁横向和竖向振动实测值最大,350 km/h无砟轨道箱梁刚度大于250 km/h有砟轨道箱梁但竖向动力响应数值相当,无砟轨道箱梁振动数值大于有砟轨道;(4)同一图号的32 m简支箱梁,当动车组轴重增大、桥上线路不平顺时,桥梁竖向动力响应与线路平顺状态时相比明显增大,会发生超过通常值的现象;(5)本文研究可为桥梁车桥耦合仿真计算、设计优化、运营性能评估提供参考。     

跨座式单轨交通PC轨道梁静载及疲劳试验研究

在重庆市跨座式单轨交通系统PC轨道梁的静载及疲劳试验中,研究了混凝土应力、挠度、刚度以及梁体基频、阻尼系数等与疲劳循环次数的关系.静载试验结果表明,梁体抗裂性、有效预应力及强度安全系数均能满足设计要求.疲劳试验表明,受压区混凝土应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏.梁体基频等动力特性随疲劳次数增加有所降低,但在100万次疲劳加载后趋于稳定.     

900t大型预制箱梁早期张拉抗裂性能研究

运用数值方法和现场测试,研究900 t大型预制预应力混凝土双线简支箱梁在预、初张拉过程中的应力、变形状态及抗裂性能。采用通用有限元分析软件MIDAS/Civil,按弹性支撑计算模型,对预、初张拉阶段箱梁的应力和变形状态进行模拟计算,分析基础刚度、箱梁翼板有效宽度及混凝土弹性模量关键参数对计算结果的影响。在箱梁跨中截面内埋设钢弦式应变计,在梁顶面布置观测标,监测预、初张拉阶段的混凝土应变和梁体变形。研究结果表明,900 t大型预应力混凝土双线简支箱梁跨中截面在预、初张拉阶段未出现拉应力,初张拉后箱梁明显上拱。采用只受压弹性连接模拟箱梁与台座之间的接触关系进行箱梁受力状态分析,能够模拟出梁体在预应力束逐批张拉下梁体逐渐起拱以及梁体自重逐渐参与作用的实际情况,梁体上拱变形的计算结果与实测结果符合较好。     

腹板斜裂缝对重载铁路32 m跨度预应力混凝土T梁受力影响仿真分析

针对出现腹板斜裂缝的重载铁路32 m预应力混凝土简支T梁(图号:专桥2040),分别假定4种不同斜向开裂状态并建立实体有限元模型,对运营荷载作用下在距梁端4～8m的(斜裂缝纵向分布区域)腹板混凝土主拉应力、预应力钢束和箍筋应力,以及跨中挠度进行计算分析.结果表明:腹板斜裂缝对梁体受力影响显著,与完好梁体相比,预设斜裂缝...     

铁路简支T梁横向预应力加固方法

重载铁路简支T梁横向刚度不足,在运营过程中存在横向振幅超限现象,影响铁路运营安全。本文依托山西阴(塔)火(山)铁路桥梁加固工程进行荷载试验,对铁路简支T梁横向预应力加固方法进行研究,提出了一种用于模拟分析铁路简支T梁横向加固效果的有限元方法,并将计算结果与加固前后荷载试验数据予以对比。研究结果表明:采用横向预应力加固方法后,桥梁横向振幅最大降低32. 7%,平均降低9. 9%;自振频率最大增加245. 4%,横向自振频率平均增加36. 5%。铁路简支T梁横向预应力加固方法对桥梁横向刚度的提高效果显著,可以应用于简支T梁加固工程。     

桥梁拆除过程预应力残余作用效应研究

为研究桥梁拆除过程被切断的预应力束残余作用效应,建立三类不同预应力作用效应计算模型,分别为切断后预应力束剩余部分作用、切断后的预应力束传递长度范围外作用、切断后预应力束不作用,以此三类计算模型在各工况下的梁体变形情况与拆桥过程梁体实测变形进行对比,结果显示:拆桥过程考虑梁体切断后的预应力束残余预应力影响比较接近梁体实际受力状态,残余预应力值可近似按照先张法预应力筋的传递长度计算,即切断后的预应力束传递长度范围外作用。     

高速铁路常用跨度简支箱梁支座设置方式研究

以时速250 km客运专线(城际铁路)有砟轨道预制后张法预应力混凝土简支整孔箱梁及其配套的圆端形实体桥墩为基础,通过横向压缩0.4 m箱体及桥墩和拉伸0.6 m箱体及桥墩的方式形成支座横向间距为4.0 m和5.0 m的组合结构。以3种不同支座横向间距的梁体、支座、桥墩组合体为研究对象,分析梁体、支座、桥墩受力情况。研究表明,支座横向间距不大于5 m的简支箱梁可以设置双固定支座。设置双固定支座时,梁体、桥墩设计须考虑附加横向应力影响,支座选取须考虑附加水平力影响。     

铁路新型32m简支T梁静载弯曲抗裂性能的试验研究

首次针对通桥(2005)2101—Ⅰ系列32 m铁路预应力混凝土简支T梁,进行了静载开裂试验和重裂试验,准确评估了该种梁型的抗弯力学性能。试验测试结果:梁体在开裂前处于弹性工作状态,跨中静活载挠度实测值为15.56 mm,接近设计值17.40 mm;跨中截面中性轴高度实测值为1.422 m,接近计算值1.436 m;梁体预应力度和抗裂安全系数实测值分别为1.039和1.256,接近计算值1.047和1.244。该种梁型的实测抗弯刚度和抗裂性能与设计水平相当,试验梁施工质量满足设计要求。     

高速铁路常用跨简支箱梁运营性能检定

根据对我国高速铁路桥梁动力性能测试数据的分析和相关研究,将高速铁路常用跨度简支箱梁运营性能的检定划分为抽样桥梁的周期性检定、提速桥梁的检定以及运营状态异常或有重大缺陷和损伤等桥梁的检定3类;检定中以梁体的自振特性、竖向刚度(挠度和梁端转角)和竖向动力响应作为简支箱梁运营性能的竖向评定参数,以梁体和桥墩的横向振幅、无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移作为简支箱梁运营性能的横向评定参数。根据对高速铁路联调联试得到的桥梁动力性能实测样本的统计分析并按可信度97.5%计算,分别给出250和350km·h~(-1)高速列车运行速度下跨度为19.5~39.1m的预应力混凝土简支箱梁运营性能评价参数的建议通常值:梁体竖向自振频率分别为5.0~8.4和5.5~9.9 Hz,竖向阻尼比为2.0%~3.5%,挠跨比分别为1/12 000~1/48 00和1/11 000~1/7 200,梁端竖向转角分别为0.30‰~0.65‰和0.25‰~0.45‰rad,跨中竖向和横向振幅分别为0.20~0.35和0.10~0.15mm,跨中竖向振动加速度为0.25~0.40m·s~(-2),墩顶横向振幅以墩全高与墩横向平均宽度之比在0.5~4.2范围内为条件选取,无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移为0.5mm。针对预应力混凝土简支箱梁运营性能评价参数的测试方法提出建议。     

铁路先简支后连续梁疲劳性能与抗裂性能试验研究

研究带有湿接缝的先简支后连续梁桥结构的疲劳性能和抗裂性能,对3条模型梁的疲劳试验和抗裂试验进行了研究。介绍了铁路预应力混凝土先简支后连续梁模型梁的设计和试验方法,根据3条模型梁疲劳试验结果,分析了在正常使用状态下结构刚度、各典型截面特别是湿接缝段混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变随疲劳加栽次数的变化规律,指出重复加裁明显降低了梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变增大。根据开裂试验结果,分析了重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性的影响,得出重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响。给出了关于铁路预应力混凝土先简支后连续梁疲劳性能和湿接缝抗裂性的一些结论和建议。     

基于挠度的预应力连续钢梁预应力筋应力增量分析

为研究预应力连续钢梁预应力筋应力增量与跨中挠度的关系和影响因素,对总长10 m的开口等截面三跨预应力连续钢梁模型进行了静力试验,并采用有限元软件ANSYS建立了该试验梁的数值模型。研究结果表明,预应力连续钢梁预应力筋应力增量与边跨及中跨跨中挠度均呈线性关系。在此基础上,分析了预应力值和边中跨比对预应力筋应力增量的影响,建立了基于预应力连续钢梁跨中挠度的预应力筋应力增量求解公式,并利用试验结果验证了求解公式的准确性。