叠合梁斜拉桥荷载试验及有限元分析研究

随着道路通行载重的增加,桥梁破坏的现象越来越多,叠合梁斜拉桥以其特有的建筑结构构造和受力特性,在工程建设中占有重要比例,通过对某叠合梁斜拉桥的病害进行检测研究及有限元力学分析,为日常建设及养护提供指导意见。     

三塔双跨叠合梁斜拉桥抗风性能研究

叠合梁断面为典型钝体截面,容易出现气动不稳定问题。为研究三塔叠合梁斜拉桥的抗风性能,以某三塔双跨叠合梁斜拉桥为例,通过有限元软件建立桥梁成桥状态和最大双悬臂施工状态有限元模型,计算分析其动力特性,再进行节段模型风洞试验研究桥梁在-5°、-3°、0°、+3°和+5°风攻角下的颤振稳定性和涡激振动性能。研究结果表明:该三塔双跨斜拉桥颤振临界风速大于颤振检验风速,具有良好的颤振稳定性;成桥状态出现了较为明显的涡激振动现象,在低风速区涡激振动幅值小于规范允许值;虽然在高风速区涡激振动幅值超过了规范允许值,但是出现概率很低,对桥梁安全和使用性能不会造成明显影响;施工状态涡激振动幅值远低于规范限制,涡振性能良好。     

宽幅双箱叠合梁涡振性能及抑振措施试验研究

叠合梁断面通常为气动外形较钝的半开放截面,为漩涡的产生和发展提供了条件,容易发生涡激振动现象。过大振幅的涡激振动会影响行车舒适性,严重时将引起结构疲劳破坏,危及桥梁结构安全。如何有效解决涡激振动问题成为叠合梁桥抗风设计的关键。为了抑制该类主梁断面的涡激振动,以宜宾盐坪坝长江大桥为背景,通过1：60的节段模型风洞试验,研究了风嘴、中央稳定板、封闭栏杆、裙板、内侧隔流板、箱梁下导流板等常见措施对双箱叠合梁断面涡激振动性能的影响。研究结果表明：封闭斜拉索防护栏杆、内侧隔流板、梁底稳定板等措施均可不同程度地降低主梁的涡振振幅,但仍无法满足桥梁的抗风设计要求;竖直裙板可以使-3°和0°攻角下主梁的涡激振动消失,但对3°攻角的减振效果有限;在叠合梁中应用广泛的传统整体式风嘴无法降低宽幅双箱叠合梁的涡振振幅;采用安装在箱梁侧下方的三角形风嘴可以减弱箱梁边缘的流动分离,优化梁体的气动外形,从而使断面在各个风攻角下的涡振振幅大幅降低。将三角形风嘴与封闭斜拉索防护栏杆的方案组合后,可进一步降低主梁的涡振振幅,满足抗风设计的要求。所提出的叠合梁涡振抑振措施具有较好的工程适用性,可为同类桥梁的抗风设计提供借鉴。     

半开口分离双箱梁断面涡激共振及气动优化风洞试验研究

潭州大桥主桥为314m独塔双索面斜拉桥,主梁采用半开口分离双箱断面钢箱梁结构,为研究该桥特殊主梁断面的风致振动问题,提出有效的控制措施,通过制作该桥主梁节段1∶40缩尺模型进行一系列风洞试验,研究分析了主梁半开口分离双箱梁断面的涡激共振响应特性、漩涡脱落原因及其气动优化措施等。结果表明:半开口分离双箱梁断面在+3°风攻角下发生大幅竖弯涡振,振幅超过公路桥梁抗风设计规范的限值;来流上游侧人行道墙式防撞护栏是导致涡激振动发生的最主要原因,检修车轨道和检修道栏杆对竖弯涡振起放大作用;设置检修车轨道遮风板可以一定程度降低涡振振幅,但作用有限。使用高透风率的钢结构人行道防撞护栏能够有效降低竖弯涡振振幅,可满足桥梁抗风设计规范的要求。     

叠合梁局部梁段施工及运营过程受力性能研究

为了解叠合梁斜拉桥施工及运营阶段叠合梁的受力性能,以广州市新建洛溪大桥为背景(主跨305 m的叠合梁斜拉桥,桥面板与钢梁通过剪力钉连接)进行研究.采用M IDAS软件建立全桥梁单元模型,对施工以及运营阶段进行模拟,分析全过程结构受力和位移,提取叠合梁段受力最不利工况;采用A baqus软件建立叠合梁局部梁段精细化模型,...     

边箱叠合梁涡振性能及抑振措施研究

为研究边箱叠合梁的涡振抑制措施,优化其涡振性能,以某叠合梁斜拉桥为背景,针对其边箱叠合梁制作主梁节段模型进行风洞试验,研究不同风攻角(0°、±3°、±5)和阻尼比(竖向0.3%、0.6%、0.8%、1.0%,扭转0.5%、1.0%)下主梁的涡振性能,对比有、无人行道栏杆和不同形式封闭人行道栏杆对主梁涡振性能的影响。结果表明:-5°、-3°和0°风攻角下,主梁没有出现涡激振动;+3°和+5°风攻角下,主梁的竖向涡振和扭转涡振最大振幅均远大于规范允许值;主梁的竖向涡振和扭转涡振振幅均随阻尼比的增大而减小,增大阻尼比可以有效抑制主梁的涡振;去掉人行道栏杆后,主梁的竖向涡振消失;对人行道栏杆间隔封闭可以抑制主梁的涡振,相对分散的栏杆封闭方案抑振效果更好,+3°风攻角下较+5°风攻角下抑振效果更优。     

开口断面钢-混结合梁悬索桥颤振特性及颤振形态研究

为准确评估开口断面双边箱钢-混结合梁悬索桥颤振性能和多模态参与效应,以典型的钢-混结合梁悬索桥——怀化洞庭溪沅水特大桥为背景,开展风洞模型试验及数值分析。制作加劲梁节段缩尺模型并进行风洞试验,测试原桥梁结构的颤振性能,分析调整阻尼比、采用气动措施及结构措施对结构颤振特性的影响,采用三维和二维两种颤振分析方法分析设置中央扣结构的颤振模态及多模态参与效应。结果表明：该钢-混结合梁悬索桥存在较明显的颤振起振点,且颤振是以扭转为主的弯扭耦合振动,同时其扭转和竖向振动存在较大的相位差(相差近180°);节段模型风洞试验与三维和二维颤振分析一致得到设置中央扣后,频率较高的正对称扭转模态先于反对称模态发生颤振,且三维与二维颤振分析结果相差不大。     

钢混叠合梁拉索锚固区受力性能分析

斜拉桥结构已经成为了桥梁工程中最常见的一种结构形式,近年来有了较大的发展。但拉索锚固区的合理设计一直是斜拉桥设计的重点。斜拉桥的索梁锚固形式的优化也有一定程度的发展,最常见的索梁锚固形式包括齿块式、锚箱式、锚拉板式等,其中锚拉板式应用相对较少。针对背景工程在叠合梁中所用的锚拉板式索梁锚固区开展相关研究,对锚头与锚垫板之间的传力特性进行了接触非线性分析,对锚固区内锚拉板自身的结构性能,锚固区内主梁的力学性能进行了研究。并对锚固区内关键焊缝的受力情况进行研究,对锚固区的结构性能进行了综合评价。     

独塔斜拉桥叠合梁施工支架安全性能分析

为了保证叠合梁支架的施工安全性,采用有限元软件分析与计算全桥箱梁的最大应力和最大变形,通过计算钢管桩承载力,并与相应荷载组合值比较,确定支架是否满足承载力要求和正常施工状态下桥梁各施工阶段排架顶端轨道梁的最大竖向位移。结果表明桥梁各施工阶段排架杆件的最大压应力小于Q235钢的容许应力值,满足承载力要求;桥梁施工排架弹性屈曲分析特征值为4.15,满足施工过程稳定性要求。     

基于数值风洞的大跨简支叠合梁悬索桥抗风性能研究

抗风性能是大跨悬索桥结构设计和建造过程中的主要控制因素之一。某主跨420 m悬索桥采用箱型双主梁+钢横梁+混凝土桥面板的叠合梁形式,主梁宽38.0 m,高2.5 m,为准确把握该大跨简支叠合梁悬索桥的抗风性能,采用数值风洞技术进行了系统研究。结合规范给出了设计风参数,应用大型动力有限元程序计算了动力特性,采用计算流体动力学(CFD)方法计算了主梁断面的静气动力系数和气动导数,进行了颤振和涡激共振稳定性研究及成桥风振响应分析。结果表明:该大跨简支叠合梁悬索桥具有较好的颤振和涡激共振稳定性,且成桥状态风振响应满足规范要求。     

大跨叠合梁斜拉桥的索梁锚固形式及疲劳性能研究

钢或钢混斜拉桥结构中索-梁锚固结构是斜拉桥受力的关键部位,其结构设计的安全与否直接关系到整个大桥的安全。该文首先介绍了常见的4种索梁锚固构造:锚箱式、耳板式、锚管式、锚拉板式以及各自的应用场合,并以一座混合体系叠合梁斜拉桥为例,详细介绍了锚拉板式结构的结构布置特点,同时为了验证锚拉板结构的疲劳性能,进行了足尺疲劳模型试验,完成了300万次疲劳加载,根据实测的应变和变形结果,评估了锚拉板结构疲劳的可靠性,并分析了其传力机理和应力集中现象。     

腹板上有开口的钢筋混凝土连续深梁试验

介绍16片腹板上有开口的两跨钢筋混凝土连续深梁的试验结果。对试验中出现的两种破坏机制,引入上限理论进行了分析,并导出了设计公式。     

轿车模型的烟流及气动性能试验研究

在低速回淳风尚卅对甘轿车模型进行烟流显示、气动阻力测试等试验研究。为解决现有地板附面层抽吸和烟流显示技术不能满足试验要求的困难，试验中采用了新技术，研制出特殊的发烟设备，从而保证了圆满成功。其中采用的烟流显示技术在国内处于领先水平。     

整体预制叠合梁设计及关键技术研究

杭州市莫干山路高架桥采用全预制拼装工艺设计及施工,其上部结构主要采用多跨连续整体预制叠合梁。以该项目为研究对象,对莫干山路高架桥整体预制叠合梁工艺进行介绍,探讨其具体的设计内容。并针对该项目特殊性,对整体预制叠合梁负弯矩区处理方案进行比选,以期为类似情况项目的设计及施工提供一定参考。     

简支钢箱-混凝土叠合梁结构设计研究

以云南省玉溪市玉龙桥为背景,结合简支钢箱-混凝土叠合梁的受力特性,对简支钢箱-混凝土叠合梁的结构进行分析研究,对主梁应力以及剪力钉的承载能力进行了计算分析,有关经验可供类似工程参考。     

钢混凝土叠合梁安装施工

介绍了宁波市环城南路快速路工程Ⅱ标段109~110跨钢混凝土叠合梁采用支架上分节段拼装,单片梁整体横移、落位安装施工工艺。这种新型的叠合梁安装方案较传统吊装方案具有便捷、经济、高效、安全等特点,对类似工程具有一定借鉴作用。     

腐蚀预应力混凝土梁性能对比试验研究

为研究预应力混凝土梁在预应力筋不同腐蚀程度下的力学性能,开展了5片T型模型梁加载破坏试验。采用电化学加速腐蚀方法,对梁体内预应力钢束进行腐蚀,得到腐蚀率为0、5%、8%、10%、12%五种模型试验梁,分别进行加载直至梁体破坏,测试加载过程中梁体挠度、应力、钢绞线及钢筋应力变化,观察梁体的破坏模式,并与有限元仿真分析结果进行对比。试验研究表明:1)腐蚀率为5%时,梁体承载力降低2. 9%,挠度降低27. 2%,梁体延性下降; 2)腐蚀率为8%、10%及12%时,加载过程中钢束出现断丝,承载力分别降低25. 7%、34. 1%和42. 9%,相应挠度分别降低63. 4%、69. 0%和74. 2%,即随着腐蚀率的增加,试验梁延性大大降低,呈现脆性破坏特征。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过对2片钢筋混凝土梁、6片用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的模型试验研究,分析试验梁在循环荷载作用下梁体顶面应变、受拉区钢筋应变、碳纤维布的受力特点、跨中截面抗弯刚度、梁体裂缝等.研究结果表明,钢筋混凝土梁用碳纤维布加固后,在经过200万次循环荷载作用后,其强度与抗弯承载能力明显提高,且随粘贴层数的增加,其承载能力提高的幅度也增大.由此可知,碳纤维布与混凝土的共同工作性能良好,满足抗疲劳要求.     

预制吊车梁受力性能静载试验研究

在大型厂房设计和建设中,装备吊装设备使得厂房今后运营时货物的装卸更加便利。大型厂房跨度较大时,通常采用大型的天车作为起吊设备,天车通过厂房两侧的牛腿柱上的吊车梁支撑。在通常工程中,为了施工的便利,吊车梁采用预制构件,为确保预制吊车梁的承载能力能够满足设计和运营需要,采用静载试验对预制吊车梁进行承载能力的检验是一种比较有效的方法和手段。     

涡轮增压器压气机气动性能优化及试验研究

针对某采用EGR技术国六排放发动机低速性能不足的问题,对压气机叶轮从叶轮平均子午型线和叶片载荷分布两个方面进行了气动性能优化,并采用NUMECA三维流体仿真软件进行了仿真分析对比,结果显示优化后压气机压比及效率均得到提高,其中峰值效率提升了3个百分点。通过对压气机流场分析发现:新叶轮沿流向方向静压增长非常均匀,降低了流动损失,且在叶顶间隙区域损失减少。流体经叶轮出口流出后掺混损失较低,使得流体在扩压器中扩散损失降低。对新压气机进行了压气机台架特性测试,验证了优化设计方案的可行性。考虑到发动机注重低速性能及EGR需求,将原增压器涡轮箱流道A/R减小8%后,与新压气机匹配并在发动机台架上进行试验,结果显示发动机低速扭矩比客户要求值最大提升1.3%,低速油耗最大降低1.7%,中低转速下压差均略优于目标压差值,发动机性能和EGR水平整体满足了主机厂客户的要求。