连续配筋混凝土路面板厚计算与方案比选

本文介绍了连续配筋混凝土路面试验路段的工程概况、设计方案,分析了不同板厚情况下的荷载疲劳应力,温度疲劳应力和总疲劳应力的变化规律,并对连续配筋混凝土路面板厚进行了计算、比选,拟定了板厚设计方案,为连续配筋混凝土路面的结构设计提供了一定的理论和实践基础.     

基于水泥混凝土路面脱空板使用寿命的脱空等级划分方法

通过计算板角不同脱空尺寸时板纵边中部与板角荷位点的荷载应力,研究脱空状态下混凝土板的临界荷位转移规律,分析水泥混凝土路面板底脱空对面板疲劳使用寿命的影响,由此提出脱空等级划分方法.研究结果表明:路面板角脱空后,随着脱空区域的增大,最大应力位置由板纵边中部逐渐向板角区域转移,对于板厚为0.25 m的水泥板,当脱空尺寸Lv>0.7 m时,板角脱空区与未脱空区边界(即三角形脱空区域的斜边)成为面板受力的最不利荷位.并提出脱空等级的划分标准:0～0.4 m为轻度脱空,0.4～0.7 m为中度脱空,大于0.7 m为重度脱空.     

钢-活性粉末混凝土简支组合梁正截面破坏模式

针对钢一普通混凝土组合梁由于混凝土材料缺陷所导致的一些局限性,将砒RPC引入到组合梁领域,形成钢-活性粉末混凝土组合梁.采用对比分析,采用ANSYS软件对钢-普通混凝土简支组合梁进行分析,将计算结果与试验结果进行比较,时有限元模型进行验证,然后在其他参数不变的条件下,将混凝土板更换为RPC板,用ANSYS对钢-RPC组合梁进行全过程非线性分析,并对RPC板厚、钢梁屈服强度和钢梁截面尺寸进行参数分析.定义了正弯矩作用下钢-RPC组合梁正截面破坏的弹性模式和塑性模式,研究了不同参数下2种计算模式的差别,认为正弯矩作用下钢-RPC组合梁的正截面抗弯承栽力仍然可以按照简单塑性理论进行计算.     

高速铁路大风地区挡风结构破坏性试验研究

为研究由挡风立柱和挡风板组成的挡风结构在大风作用下的破坏情况,在现场用混凝土浇筑1∶1挡风结构模型,并对其进行静力加载试验,进而对挡风结构的裂缝发展规律和混凝土应力、钢筋应力、承载力等基本受力性能展开研究。试验结果表明,最大破坏荷载随挡风立柱高度的增加而减小,挡风立柱高度为3.5 m时承受的破坏荷载最大;长厚比越大挡风板所承受的最大破坏荷载越大,挡风板厚度为0.15 m时承受的破坏荷载最大;选用立柱高3.5 m、挡风板厚0.15 m的组合结构满足使用与安全要求,有较大的安全储备。     

北京地下直径线橡胶浮置板道床力学分析

对北京地下直径线隧道内连续式橡胶浮置板的力学特性进行研究,提出时速100 km国铁橡胶浮置板钢轨位移限值,进行浮置板道床的位移检算、结构配筋及锚固设计。根据连续式橡胶浮置板的传力特点,建立橡胶浮置板计算模型。考虑在列车荷载作用下道床板结构的弯矩、道床板所承受的由刹车和启动荷载引起的纵向力、因混凝土收缩及温度变化引起的道床板纵向力等。对连续式橡胶浮置板的力学特性进行计算分析,确定橡胶浮置板钢轨位移限值,检算轨道结构的竖向位移,并对浮置板道床进行了结构配筋及锚固设计。计算结果表明:(1)时速100 km国铁浮置板道床钢轨垂向变形限值可按4 mm取值;(2)本线采用的橡胶浮置板道床结构可以满足竖向位移限值的要求;(3)考虑垂向及纵向力的共同影响,连续式橡胶浮置板配筋量较大,配筋率约为1.28%;(4)为限制浮置板道床的纵向位移,需进行锚固连接,道床板锚固长度约为19 m。     

铁路40 m跨度混凝土简支箱梁的畸变效应

基于经典解析法与板壳有限元法,对比分析单线偏心活载作用下铁路40 m跨度混凝土简支箱梁畸变应力分布,并通过定义畸变应力比分析截面几何参数对箱梁畸变效应的影响。结果表明:用解析法和板壳有限元法计算得出的畸变翘曲应力相近,ANSYS板壳有限元更适合模拟空间箱梁的真实受力情况;在偏心活载作用下,腹板与顶板交界处的应力比为10%,腹板与底板交界处应力比为13%,顶板悬臂端部应力比最大,可达17%;高跨比和宽跨比的增加会使跨中附近的畸变效应更加明显,壁厚的增加会使畸变效应有减弱趋势,且跨中截面的畸变效应始终大于l/4截面与l/8截面(l为跨度)。     

不同垫层结构形式复合地基的数值分析

复合地基的受力变形特性与垫层结构形式密切相关.采用ABAQUS软件,针对加筋碎石、水泥土垫层和混凝土板3种垫层结构形式和4种桩间距进行弹塑性数值分析.分析表明,混凝土板的桩顶附加应力较大,加筋碎石的沉降较大;3种垫层桩底平面沉降占总沉降的主要部分,沉降基本一致.桩间距s>2.0 m,碎石垫层的应力增长率显著减小,沉降显著增大;s>2.3 m,水泥土垫层和混凝土板应力增长率显著减小,沉降显著增大.计算结果可供设计复合地基垫层结构形式时研究参考.     

无砟轨道沥青混凝土支承层准静态设计方法

沥青混凝土铺装轨道结构中,沥青混凝土支承层的厚度设计目前以经验为主。本文建立了轨道板在均布荷载作用下的层状弹性体系理论模型,应用有限元分析和实测数据验证了理论模型的有效性,提出以沥青混凝土层层底拉应变、路基面竖向应力、路基面竖向位移为关键设计指标的沥青混凝土支承层厚度准静态设计方法,并进行了实例设计。结果表明:理论分析结果相比有限元计算结果偏于保守,两者都在实测数据取值范围内;理论模型修正后可用于无砟轨道沥青混凝土支承层的厚度设计;设计指标的阈值可控制设计层的最小适宜厚度。     

时速250km/h铁路双线箱梁的畸变效应研究

为了分析时速250km/h铁路32m跨度双线标准箱梁的畸变效应,基于板壳有限元建立了畸变效应分析的数值模型。采用板壳有限元方法和传统解析方法,对比计算仅单线活载作用下的畸变应力分布规律。通过定义翘曲比例系数,研究高跨比、宽跨比和壁厚等设计参数对畸变应力的影响规律。研究结果表明:与传统解析解比较,板壳有限元法更适合于箱梁畸变效应的分析。单线活载偏心作用下,跨中截面箱梁顶板靠近翼缘板边缘部位的翘曲比例系数可达11.6%;腹板与底板相交处翘曲比例系数最大,可达13.9%。跨中和l/4截面的翘曲比例系数ξ分析表明,现有箱梁设计参数合理,跨中最大翘曲比例系数小于15%,而l/4截面基本为0。箱梁高跨比、宽高比、壁厚等设计参数对畸变效应均有一定影响,总体规律是畸变效应随高跨比、宽高比和壁厚的增大而减小。     

排水固结法处理机场场道地基预压荷载取值研究

当采用排水固结预压法处理机场场道时,需要确定场道的预压荷载,而相关规范对场道预压荷载的取值未作明确的规定。本文分析了机场场道地基处理后的地基结构和荷载类型,采用布辛奈斯克法和有限元法计算了当今最大飞行器空客A380造成的地基附加应力。分析结果表明:两种方法计算的地基附加应力基本相符;软基泥面以上填土厚度越小,上部荷载在泥面产生的附加应力越大;在选择机场场道预压荷载时,考虑可靠度、最不利工况等因素,应适当提高预压荷载;厦门新机场地基处理一期工程泥面以上填土厚度2.0~2.5 m,建议场道地基处理设计时预压荷载取80 kPa,相当于预压土(砂)5.0 m;在填土厚度较厚的区域,可适当减小预压荷载。     

常、低温下橡胶集料混凝土抗冲击性能研究

为了减小强度因素对混凝土材料抗冲击性能的影响,配制了强度等级相同(等强)的素混凝土和橡胶集料混凝土,橡胶的体积掺量分别为5%、10%和15%;同时考虑温度因素的影响,利用本课题组自行设计的U形试件和自主研发的落锤冲击试验装置,分别测试了在常温(25℃)和低温(-20℃)下不同龄期的抗冲击性能。试验结果表明:橡胶集料混凝土的抗冲击次数符合双参数威布尔分布,并且在室温和低温下,橡胶集料混凝土的抗冲击性能均随着橡胶掺量的增加而提高。     

钢箱梁面板-纵隔板构造细节轮载应力响应特征分析

为研究车辆通行下正交异性钢箱梁面板-纵隔板构造细节轮载应力特征,建立带纵隔板的正交异性钢桥面板有限元分析模型,计算并对比轮载沿不同横桥向位置在纵桥向移动工况,面板-纵隔板构造细节及横桥向两侧疲劳敏感构造细节的应力响应。研究结果表明:纵肋-面板和纵隔板-面板构造细节均可分辨轴组中的单轴,因此,在疲劳荷载模型三规定的车辆通行下,每个构造细节将产生4个应力循环;应力峰值均发生在顺桥向两联轴的其中一个轮轴作用应力监测位置的正上方;当横桥向轮载中心位于纵隔板正上方时,纵肋-面板构造细节将在面板侧产生比其他横桥向轮载工况下更大的应力响应和应力幅;当桥面轮载从纵隔板一侧移动到另外一侧,或货车变道,或货车蛇行,均将导致纵隔板-面板构造细节的纵隔板侧产生较大的拉压应力幅。在设计带纵隔板的正交异性钢桥面板时,纵隔板不应布置在车道轮迹线正下方或紧靠车道轮迹线,而应远离车道轮迹线布置。且桥梁管理单位宜在桥面设置明显的标识,禁止桥面货车变道。     

基于等寿命设计理念的CRTSⅢ型板式无砟轨道配筋优化

针对非预应力轨道板在CRTSⅢ型板式无砟轨道上的适应性开展研究,将组成复合道床板的普通钢筋混凝土轨道板与自密实混凝土层考虑为等寿命的结构层,基于极限状态法对复合道床板进行配筋设计。考虑列车荷载、温度荷载和基础变形的共同作用,确定自密实混凝土层配筋,轨道板配筋时还需考虑其在制造、运输和施工时的受力状态。计算结果表明:自密实混凝土层纵向钢筋由耐久性要求确定,横向钢筋按照最小配筋率进行配筋即可满足要求;理论计算得到的轨道板下层纵、横向钢筋还需根据构造要求进行相应调整;与现有普通钢筋混凝土轨道板对比,优化后的轨道板配筋节约18.4%,复合道床板整体配筋节约4.4%。研究结果可为普通钢筋混凝土CRTSⅢ型板式无砟轨道技术在温暖地区推广使用提供理论支撑。     

下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性参数敏感性分析

为研究下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性及影响该种桥型结构稳定的参数敏感性,以运城市某省道上一座27+60+27 m下承式悬链线钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2012有限元软件对该桥进行建模,在成桥状态及成桥运营状态2种工况下对其进行稳定性分析。结果表明,该种桥型拱肋结构存在"面内失稳"和"面外失稳"2种失稳状态,拱肋面外刚度小于面内刚度,拱肋结构失稳模态首先表现为拱肋面外侧弯失稳。同时选取拱肋间连接形式、拱肋钢管壁厚t、拱肋单侧吊杆布置数量n、拱肋管腔混凝土弹性模量E、拱肋矢跨比f/L、拱肋拱轴系数m等影响结构稳定性的参数进行对比分析,得出影响结构稳定性的敏感参数,可供同类型桥梁在结构稳定性设计时参考借鉴。     

中国铁道科学研究院2010年科技成果简介(续二)

17单元板式无砟轨道设计技术的研究针对时速200～250km客货共线铁路、300～350km客运专线和高速铁路,开展了单元板式无砟轨道设计理论和设计方法的研究,包括:设计荷载和设计参数的选取,计算方法的对比分析,轨道翘曲分析,混凝土轨道板、混凝土底座和凸     

活性粉末混凝土桥梁的疲劳可靠性验算

对活性粉末混凝土疲劳试验实测资料进行分析,提出铁路活性粉末混凝土桥梁疲劳验算中混凝土相关疲劳可靠性设计参数取值。编制程序计算多种跨度简支梁在客运专线疲劳列车作用下标准荷载效应比频谱,给出不同跨度简支梁中活性粉末混凝土等效重复应力换算系数。对32m预应力活性粉末混凝土桥梁承载能力极限状态可靠指标进行分析,给出建议的活性粉末混凝土桥梁疲劳设计目标可靠指标和设计验算表达式。     

广佛江珠铁路劳劳溪水道主桥设计研究

广佛江珠城际铁路劳劳溪水道主桥跨越通航水域,采用孔跨布置为(110+204+110)m的连续梁-钢桁组合结构。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;中跨混凝土梁部设置加劲桁,与主梁采用外接式节点连接,节点板一半外露,采用高强度螺栓与腹杆连接,节点板另一半伸入主梁,采用PBL键与混凝土连接。采用有限元法建立全桥模型,确定加劲桁设置范围及桁高,研究加劲桁对结构刚度和内力的影响,并分析主桥静力、动力特性。结果表明:加劲桁高12 m,宽11 m,长168 m;连续梁-钢桁组合结构受力合理,通过设置加劲桁提高了桥梁竖向刚度、改善了梁端转角;该结构可有效降低结构建筑高度,满足机场限高要求,具有优良的动力性能和可靠的稳定性,各项设计计算值均满足规范和列车高速运行对桥梁设计的要求。     

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。     

橡胶隔振垫减振道床静动态特性研究

针对地铁设计中高等减振地段常用的橡胶隔振垫减振道床结构,采用ANSYS建立相应的整体道床模型,分析橡胶隔振垫减振道床板的长度、配筋率、板下胶垫刚度等影响因素,并结合模态分析综合评估减振效果。计算结果表明,道床板长度越大,减振效果越好,但是相应的道床板跨中挠度就会增大,需要提高道床板配筋率减小道床板拉应力和跨中钢轨垂向位移;对于减振型橡胶垫轨道结构,其橡胶垫刚度越小,减振效果越好,橡胶垫刚度从46MPa/m减至19MPa/m时,振级下降4.3d B,但是同时钢轨整体沉降也从2.51mm升至3.93mm。在轨道结构各项静力指标均满足要求的前提下,可优先考虑橡胶垫刚度取为19MPa/m。     

扁平特大断面隧道模板台车设计及施工

平潭牛寨山隧道扁平率为0. 691,开挖断面达260 m2,衬砌作业较普通隧道难度更大。以平潭牛寨山隧道工程为背景,对扁平特大断面隧道衬砌施工进行研究,为此,专门设计了一台液压隧道模板台车进行二衬结构施工。首先介绍该模板台车系统的总体结构,再基于初定尺寸计算浇筑混凝土对台车模板及门架的施力情况,验算台车刚度、强度及稳定性。结果表明:该台车模板和门架的最大挠度和弯曲应力等均小于允许值,可承受纵向长9 m、平均厚0. 7 m的混凝土施工载荷。最后,将该台车投入现场进行二衬施工,并对台车就位、立模、混凝土浇筑和脱模等施工流程展开分析。