温度荷载对连续梁桥上无砟轨道变形特性影响分析

为研究均匀温度荷载与不均匀温度荷载对连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力和线路几何形位的影响,基于梁轨作用原理和有限元法,建立连续梁桥上C RT SⅢ型板式无砟轨道空间耦合模型,分析在桥梁整体升温与不均匀温度荷载作用下无缝线路的变形,并对比2种温度荷载对无缝线路几何形位的影响.研究结果表明:整体升温与不均匀温度荷载作用下无缝线路受力与变形结果差异明显,两者间的钢轨横垂向位移的差异随阴阳面温差荷载增大而增大,主要影响轨道高低不平顺与水平偏差;连续梁上的钢轨水平偏差,轨距偏差和轨向偏差比线路两端简支梁要大,连续梁部分的高低偏差比简支梁要小;当桥梁阴阳面温差荷载最大时,连续梁两端出现高低偏差最大负值,最大值为?3.475 mm,大于其限值±2 mm,当连续梁跨度超过135 m时桥梁变形限值超出设计规范规定变形限值;在高速铁路桥上无缝线路设计时,应考虑桥梁不均匀温度荷载作用对轨道几何形位的影响,特别注意其对高低不平顺的影响.     

设计荷载作用下大跨度铁路悬索桥的梁端变位特征

以连(云港)镇(江)铁路五峰山长江大桥为工程背景,基于有限元分析,研究该桥在基础不均匀沉降、温度荷载、风荷载、竖向活载及制动力作用下的梁端变位特征及荷载组合效应。结果表明:梁端纵向位移主要影响因素为温度荷载和竖向活载,其次为纵向风荷载、基础沉降和列车制动力;梁端竖向转角受竖向活载和基础不均匀沉降影响最大;横向极限风荷载和温度荷载对梁端横向位移和转角存在一定影响;主、引桥之间的横向位移差引起梁端横向折角。除考虑梁端纵向位移和竖向转角外,铁路悬索桥在设计时也应关注梁端横向位移和横向折角,可通过结构约束体系、端横梁局部合理设计及主、引桥支座位置优化等措施满足梁端空间变位要求,从而为大位移梁端伸缩装置的设计和梁端区域行车的安全平稳提供有利条件。     

列车振动荷载作用下膨胀岩盾构隧道的动力响应

南宁轨道交通1号线采用盾构法穿越膨胀岩分布区。考虑不同岩层组合对列车振动荷载与膨胀力共同作用下隧道管片与围岩的动力响应进行数值模拟分析。结果表明:距离管片越远列车振动荷载引起的沉降越小;荷载条件相同时岩土体阻尼比越小受列车振动荷载影响越大,因而产生的沉降越大;不同岩层组合条件下隧底相同位置的位移、速度、加速度和竖向应力时程曲线均在加载初期突变,在施加的列车振动荷载稳定后近似呈简谐波动形式;隧道腰部所受的竖向应力最大,顶部所受的竖向应力最小。     

反应位移法和地震系数法在地铁隧道抗震中的对比分析

为更好地模拟计算地震对地铁隧道内力与变形的影响,本文结合具体算例,采用反应位移法和地震系数法分别计算了地铁隧道截面的组合内力与变形。通过对比分析2种方法的计算结果,发现反应位移法计算的内力与变形小于地震系数法计算的结果。二者在计算过程中考虑的因素不同,反应位移法主要考虑土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪切力作用,地震系数法则是将随时间变化的地震力用等效的静地震荷载代替,然后用静力计算模型分析地震荷载作用下的结构内力与变形。     

列车动力荷载下聚氨酯固化道床设计参数分析

基于多体动力学和有限元仿真方法,提出一种考虑行车荷载的聚氨酯固化道床仿真分析方法。以碎石道床作为对比,分析聚氨酯固化道床的应力特征及传递特性,并研究聚氨酯固化厚度对道床力学特性的影响。研究结果表明,聚氨酯固化道床的应力和路基顶部应力均小于碎石道床,其道砟颗粒能够更好地协同作用,道床应力分布更均匀,道床内应力及传递到路基的力更小;相比碎石道床,聚氨酯固化道床厚度设计值可调节范围更大,可减小至25 cm。     

大跨度铁路连续梁-拱组合桥与无缝线路相互作用研究

研究大跨度铁路连续梁-拱组合桥与无缝线路的相互作用问题,采用非线性弹簧单元模拟梁轨接触,以某桥(82.9+172+82.9)m连续梁拱桥为例,建立考虑拱肋、横撑、斜撑、吊杆、主梁、轨道以及相邻路基梁轨相互作用模型,系统分析温度荷载、活载、制动力、风荷载、混凝土收缩徐变、支座不均匀沉降作用下连续梁-拱桥无缝线路纵向力的分布规律。研究结果表明:钢轨在跨中位置对梁体升温敏感程度大于梁端位置;单线活载与制动或牵引作用下,钢轨应力在中间加载时比左、右侧加载大;纵向风力达到1 k N/m以上的地区,须考虑风荷载的影响;同时,混凝土收缩徐变在降温荷载工况下,对钢轨应力有不利影响;支座沉降作用下,钢轨最大应力为4.9 MPa,设计时应予以考虑。     

地铁车站围护结构对主体结构内力与位移的影响研究

为提高地铁车站的安全性,利用数值模拟软件研究了围护结构对地铁车站主体结构内力与位移的影响。通过ANSYS建立有、无围护结构两种情况下的荷载结构模型,并采用相同的荷载组合进行数值模拟,得到两种情况下的内力和位移情况,并对两种情况进行对比。研究结果表明:在主要考虑内力的情况下,采用无围护结构的主体结构进行建模较为合理;而在主要考虑位移的情况下,采用有围护结构的主体结构进行模拟比较贴近实际。无围护结构的主体结构模型与有围护结构的相比较,其内力偏大,但具有安全储备,且侧墙的位移会偏小。在实际工程设计中应根据考虑的主要对象选择适当的模型。     

地铁车站围护结构对主体结构内力与位移的影响研究北大核心

为提高地铁车站的安全性,利用数值模拟软件研究了围护结构对地铁车站主体结构内力与位移的影响。通过ANSYS建立有、无围护结构两种情况下的荷载结构模型,并采用相同的荷载组合进行数值模拟,得到两种情况下的内力和位移情况,并对两种情况进行对比。研究结果表明:在主要考虑内力的情况下,采用无围护结构的主体结构进行建模较为合理;而在主要考虑位移的情况下,采用有围护结构的主体结构进行模拟比较贴近实际。无围护结构的主体结构模型与有围护结构的相比较,其内力偏大,但具有安全储备,且侧墙的位移会偏小。在实际工程设计中应根据考虑的主要对象选择适当的模型。     

下承式钢桁结合梁在双线对称荷载作用下的近似解

下承式钢桁结合梁桥是适合高速铁路的桥梁结构形式之一,由于受力复杂,难以直接确定其在荷载作用下的精确解析解.本文根据下承式钢桁结合梁的变形特征,将其进行连续化处理, 等效为闭口薄壁组合箱形梁.然后用势能驻值原理导出下承式钢桁结合梁考虑桥面系钢纵梁-混凝土板相对滑移、横梁竖向变形的影响和混凝土板剪滞效应的控制微分方程.根据结构在双线对称荷载作用下的受力特点,假设等效闭口薄壁组合箱形梁的位移函数,求出下承式钢桁结合梁的近似解.利用本文方法对一个4节间简支下承式钢桁结合梁试验模型进行结构的位移和应力计算.通过将本文解与试验结果对比,说明本文公式的正确性.     

铁路隧道复合衬砌内力计算方法研究

研究目的:随着新奥法的普及,采用复合式衬砌的隧道越来越多,目前对其进行计算的方法主要分为荷载-结构法和地层-结构法。荷载-结构法通过弹簧支撑来模拟围岩对支护的约束,并不能真实的反映围岩与支护结构的相互作用;地层-结构法在围岩压力释放率的问题上存在一定的经验性。本文从复合式衬砌角度出发,以荷载作用于地层边界的模型对复合式衬砌的初支及二衬进行计算,并与传统荷载-结构法计算结果进行对比。研究结论:(1)通过对比荷载-结构法与地层-结构法的优缺点,提出了将荷载作用于地层边界的共同作用模型,即用均匀施加在四周的荷载代替围岩产生的压力,同时又用围岩自身的形变来抑制支护结构的位移,将围岩作为荷载的传递介质,充分体现了围岩和支护结构的共同作用和变形协调;(2)采用共同作用模型对铁路隧道复合衬砌的初期支护及二次衬砌进行了内力分析,并与荷载-结构法所得结果进行对比,结果说明共同作用模型更能符合新奥法的思想,在考虑围岩相互作用的同时大大减少了计算时间;(3)本研究成果为复合衬砌内力分析提供了一种新的方法。     

空心薄壁墩温度效应有限元分析

为研究不同环境下空心薄壁墩的温度效应,选取寒潮降温、辐射升温、气温升温3种工况,设定不同的温差作用时间,采用MIDAS FEA进行实体模拟,并与理论计算结果对比分析。结果表明:寒潮降温作用下,空心薄壁墩内(外)壁分布竖向和环向压(拉)应力,而辐射升温和气温升温作用下,空心薄壁墩内(外)壁分布竖向和环向拉(压)应力;空心薄壁墩上下梗肋处与中心墩身的应力分布不均匀,尤其应关注寒潮降温作用时上下梗肋处温度应力带来的不利影响。随着温差作用时间的增长,空心薄壁墩内外壁的温差和温度应力均呈增大趋势,但作用时间10 h之后增幅减小。因此,作用时间为10 h时的温差分析结果与理论计算结果较为接近。     

强风作用下超高层建筑施工安全有限元分析

以银川某伸臂桁架连接钢框架-钢筋混凝土核心筒结构建筑工程为例，采用有限元分析软件模拟建筑施工过程，考虑强风荷载作用对施工过程中结构的影响，通过有限元分析，得到最大位移与规范要求的位移限值对比结果、模型层间位移曲线对比以及模型层间位移角曲线对比，研究建筑安全性能。结果表明，风荷载作用不同模型所得层间位移及层间位移角均满足规范要求，说明结构安全性能满足要求，对比结果表明伸臂桁架提高了超高层建筑结构的抗侧移刚度。     

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。     

曲线上钢轨横向位移影响因素分析

为研究曲线上钢轨横向位移的影响因素,建立了包括钢轨、轨下垫层、扣件的有限元模型,分析了在有、无列车荷载的作用下钢轨的横向位移随曲线半径、升温幅值的变化规律,及钢轨在受温度力这种分布力作用时扣件参数对钢轨横向位移的影响。结果表明在升温幅值较大的小半径曲线上,温度力会使钢轨产生较大的横向位移;扣件对钢轨横向位移的影响与钢轨所受的荷载有关,适当增加弹条的扣压刚度可减少温度力引起的钢轨横向位移。     

桥建合一玻璃幕墙结构动力特性仿真分析

高速铁路客运站房大型幕墙是一种桥建合一的结构体系,由于玻璃幕墙体系与列车轨道梁紧密相联,高速列车通过时可能引起玻璃幕墙共振的问题。因此,在设计幕墙结构体系时,行车振动对玻璃幕墙结构体系的影响必须予以考虑。以某高速铁路站房玻璃幕墙结构为研究对象,运用有限元方法进行数值动力仿真分析,分析结果表明:行车振动荷载不会使幕墙结构产生共振;双边列车通行相比单边列车通行,幕墙结构产生的平面外振动位移要大;当行车振动荷载激振方式为竖向力激振时,竖向激振荷载作用下幕墙结构的平面外振动位移很小。     

三孔小净距隧洞下穿既有铁路列车振动荷载动力响应研究

以下穿既有铁路的三孔小净距隧洞为工程背景,采用数值方法建立动力计算模型,分别研究初始正常行车工况、初期支护正常行车工况和初期支护慢行工况条件下,列车动荷载作用下路基、围岩和初期支护的应力和位移响应。研究结果表明:列车振动不可避免地对正在施工的隧洞产生不利影响,使初期支护产生一定的附加沉降和附加应力,采取加固措施和限速慢行可有效地减小动荷载产生的不利影响。     

群桩基础水平位移研究

现有的桩(桩台)水平位移分析计算方法一般有:地基反力系数法、弹性理论法和有限元法。在《建筑桩基技术规范》与《公路桥涵地基与基础设计规范》地基反力系数法的基础上,分析了水平荷载在群桩基础中的荷载分配原则。对于非均质成层性地基中的基桩,考虑了竖向荷载与水平向荷载共同作用,对群桩基础水平位移进行了计算分析。     

不规则混凝土壳体在整体不均匀日照作用下的温度效应研究

为研究不规则混凝土壳体在整体不均匀日照作用下的温度效应,运用太阳辐射和对流换热等相关知识,计算夏季整体不均匀日照作用在一个不规则混凝土壳体表面产生的温度荷载,采用有限元软件Abaqus6.11,分析该壳体在此种工况下的温度场和温度应力,并将计算结果与该壳体在整体降温、整体升温及自重3种工况下的温度效应进行对比分析。研究结果表明:不规则混凝土壳体在夏季整体不均匀日照作用下的温度场分布很不均匀,向阳面的温度值比背阳面的高21.22℃;截面温度梯度符合指数函数分布;壳体在夏季不均匀日照作用下的最大主应力为3.635 MPa,比自重作用下的大1.663MPa,比整体升温作用下的大0.542 MPa,仅比整体降温作用下的小0.146 MPa。本文为不规则混凝土壳体的设计提供了一定的参考。     

薄壁箱梁剪力滞效应的有限梁段分析

采用基于翼板剪切变形规律而定义的翘曲位移函数,通过有限梁段法来研究薄壁箱梁的剪力滞效应。取薄壁箱梁剪滞基本微分方程的齐次解作为梁段单元的有限元位移模式,在能量变分法的基础上,导出相应梁段单元的刚度矩阵和荷载矩阵。通过分析简支梁和悬臂梁2种不同边界形式的箱梁,计算其在均布荷载和集中荷载作用下的挠度和纵向应力,并与相应的变分法的计算结果对比,结果吻合良好,验证了本文方法的准确性和可靠性。计算结果表明,剪力滞效应对薄壁箱梁纵向应力的影响是显著的。     

异形板桥力学特性的模拟分析

以北京市某立交钢筋混凝土异形板桥为研究对象进行模拟分析,有限元分析模型考虑普通钢筋影响和材料的本构关系及破坏准则,裂缝模拟采用分布式裂缝模型,分析了异形板桥在各种荷载作用下的裂缝分布、钢筋和混凝土应力、位移、自振特性,通过检测结果与模拟计算结果对比分析,验证模拟分析的正确性.计算结果表明,基础沉降对于异形板影响较大,中墩横梁处、板边缘和支座附近为结构的危险区域.