U型槽结构设计与分析

研究目的:对新型支挡结构U型槽的结构设计进行探讨,重点解析U型槽设计中的理论计算模型、荷载、配筋以及结构施工图等关键技术问题,集中解决U型槽结构设计中的重点与难点,以为从事铁路设计的工程人员提供参考.研究结论:目前按弹性理论对U型槽结构进行分析是较为普遍而且可行的做法;分析时应合理考虑各荷载及其组合工况;宜按单筋梁进行设计,对易出现应力集中的断面应采取必要的构造措施进行加强处理;除配置受力钢筋外,还应合理的配置箍筋和分布钢筋,在控制截面需布置必要的加强钢筋;在不良地质地段U型槽可与其他工程措施并用,以满足设计要求.     

无砟轨道桩板结构路基设计计算

鉴于无砟轨道桩板结构路基没有相应的设计规范,在分析其结构特点和使用要求的基础上,借鉴相关行业标准和研究成果,将荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载,提出按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合,取各自的最不利组合以分项系数形式的表达式进行桩板结构路基设计计算。对荷载分项系数、组合值系数、准永久值系数以及结构抗力设计值和正常使用规定限值提出建议值。建议:承载板长度宜取20~50 m、厚度宜取0.5~0.8 m,并按一定原则设置;桩间距纵向宜取5~10 m,横向宜与线间距相对应;设置过渡段以满足过渡衔接处差异沉降和竖向转角要求。     

FRP筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度可靠度分析

FRP筋因其良好的抗腐蚀性能,可替代钢筋用于强腐蚀环境或有电磁绝缘要求的混凝土结构中,但它属于非金属材料且弹性模量较低,因此,FRP筋混凝土受弯构件将产生较大的裂缝宽度.目前,我国纤维增强复合材料建设工程应用技术规范中其最大裂缝宽度的计算公式是对混凝土设计规范中计算公式的简单套改,区别在于荷载组合形式采用标准组合和最大裂缝宽度限值放宽至0.5 mm,但并未对公式进行可靠性分析,其合理性有待考证.为此,本文选取荷载效应比、配筋率、FRP筋弹性模量、FRP筋直径、截面高度、保护层厚度以及混凝土强度等作为影响因素对FRP筋构件裂缝宽度可靠度水平进行评估,分析这些因素对可靠指标的影响规律,得到可靠指标的界限值.研究结果表明:按目前规范对FRP筋最大裂缝宽度的可靠指标控制较为保守,尤其是当荷载效应比较大时,可靠指标超过2.0,明显偏高,造成不必要的浪费.因此本文建议计算FRP筋受弯构件最大裂缝时,采用荷载准永久组合,这样其可靠度控制水平更为恰当.     

新型市域快线装配式无砟轨道结构设计

针对广州市轨道交通18号线的工程特点,结合无砟轨道的功能、施工、服役状态,提出一种新型装配式无砟轨道.建立弹性地基梁板模型,对列车荷载效应、温度梯度作用效应、基础变形作用效应进行计算;基于极限状态法,将列车荷载效应、温度梯度作用效应、桥梁挠曲变形作用效应进行组合,按基本组合和偶然组合的最不利值对预制道床板进行结构配筋设...     

盾构隧道通用管片结构力学行为与控制拼装方式研究

采用梁-弹簧模型模拟管片结构、荷载-结构模型计算作用在管片结构上的荷载,并借助有限元法对不同拼装方式下地铁区间盾构隧道通用管片结构进行力学行为分析。结果表明:通用管片结构在不同拼装方式下的力学行为是不相同的,与拼装类型、分析目标环的环向和纵向接头的位置、封顶块的位置有关;错缝拼装控制通用管片结构正负弯矩、剪力、纵向螺栓剪力设计值;通缝拼装控制变形量和地层抗力设计值。对于内力较大的拼装方式,在施工中应采用回避的方式解决,所以配筋设计中可只按一般的内力值进行计算,以便减少管片结构的配筋量和减小螺栓直径,从而降低工程造价。     

青岛地铁某地下车站结构抗震数值模拟计算分析

为了研究地铁地下车站在地震荷载作用下的受力情况,以青岛地铁某明挖地下车站为例,通过静力法和时程分析法分别建立二维数值模型,对明挖地下车站标准断面的受力进行结构抗震性能模拟分析;对车站大里程端节点结构建立三维数值模型,进行结构抗震性能模拟分析。车站标准断面二维模拟计算结果表明,时程分析法与静力法2种计算方法得到的内力计算结果比较接近,顶板跨中、底板支座、底板跨中、侧墙支座、侧墙跨中均受静力法计算结果控制,顶板支座、中板支座、中板跨中受时程分析法控制,对比基本荷载组合、准永久荷载组合的内力及相应的配筋计算,地震荷载组合对车站结构各构件承载力并不起控制作用;大里程端节点结构三维模拟分析结果表明,车站结构各构件满足抗震设计要求。     

基于极限状态法的轨枕板式轨道结构配筋设计研究

以新建广州南沙港铁路大跨度钢桁梁桥上采用的一种新型轨枕板式轨道结构为工程背景,建立大跨度钢桁梁上轨枕板式轨道结构的分析模型,采用极限状态法对轨枕板进行配筋设计和检算;同时考虑横向预应力筋的影响,对轨枕板预应力筋的预应力损失、混凝土和钢筋应力等进行检算.结果表明:轨枕板式轨道结构在桥梁挠曲变形荷载作用下的弯矩很小,对大跨...     

地震区砂卵石地层地铁车站不同荷载组合下主体结构内力比较

为了提高地震区砂卵石地层地铁车站主体结构的安全性,利用ANSYS数值模拟计算基本荷载组合、标准荷载组合、地震荷载组合以及人防荷载组合情况下的内力值。通过分析得出,不同荷载组合情况下的最大内力值均出现于侧墙与底板相交处;不同荷载组合所产生的最大内力值中人防荷载组合的最大,需要予以重视;地震荷载组合的内力是非对称的,所以车站主体结构的设计需要考虑地震荷载组合。     

桥梁地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构受力分析

分析桥梁地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构计算参数,列车荷载作用下、温度荷载作用下和桥梁挠曲变形对轨道结构受力的影响;道床板和底座板的荷载组合,作为轨道结构配筋设计的依据;提出底座板厚度增加导致列车荷载作用下其弯矩值增大;道床板厚度增加,其翘曲应力(或温度梯度弯矩值)增大;底座板厚度增加,桥梁挠曲变形引起的弯矩值增加等结论。     

基于轨道极限状态法的过渡板受力分析和配筋设计研究

京张高铁官厅水库特大桥为简支拱型大跨度钢桁梁桥,为防止梁端转角或错台量过大,降低梁端扣件系统受力,梁缝处设计采用了过渡板结构。为保证过渡板设计合理性和安全性,建立过渡板有限元实体模型进行受力分析,并首次运用轨道极限状态法对过渡板结构进行配筋设计。分析表明:(1)温度梯度作用对过渡板(420 mm厚)受力影响较大,在设计荷载中占据主导因素,在正温度梯度下,过渡板底部弯矩达到124.155 kN·m/m;(2)过渡板底部纵向弯矩在荷载基本组合作用下达到最大值,且实配配筋率最大,配筋时应注意以裂缝宽度为控制指标进行设计。     

北京新机场线高架地段双块式无砟轨道结构设计

北京新机场线是我国首条最高速度达160 km/h的地铁线,轨道结构采用双块式无砟轨道,高架地段首次采用取消底座结构设计,为了保证轨道结构的安全可靠,有必要对无砟轨道道床结构进行结构选型及配筋设计。通过建立高架地段无砟轨道结构的有限元模型,对道床板板长、板宽、板厚进行了选型分析。针对无砟轨道无底座设计方案,考虑了列车荷载、温度梯度、桥梁挠曲3种主要荷载类型,提出了荷载组合方案,研究其关键控制因素,对道床板进行了配筋设计及检算。通过参数比选,完成了道床板的尺寸参数选择;在3种荷载类型中,温度梯度在道床板中引起的弯矩值最大,在设计荷载中占据主导因素,合理减小道床截面高度可有效降低温度梯度作用;道床板配筋应以控制裂缝为原则进行设计。     

无粘结预应力钢筋混凝土无梁楼盖配筋计算

介绍无粘结预应力钢筋混凝土无梁楼盖的配筋计算方法，方法的核心是，用等代框架法进行结构内力分析计算，用荷载平衡法配置无粘结预应力筋。     

预应力混凝土箱型弯梁桥温度效应分析

以某预应力箱型弯梁桥为研究对象,考虑4种温度场与行车荷载共同作用的情况,采用ANSYS建立三维实体模型,分析计算了该4种工况下作用短期效应组合应力,重点对比分析了温度应力对其控制组合应力的影响。对比分析得出,桥梁设计时应力应考虑均匀升温与行车荷载共同作用的影响,径向位移和轴向位移应考虑均匀降温与行车荷载共同作用的影响,竖向位移应考虑升温温度梯度作用与行车荷载共同作用的影响。     

城市轨道交通连块式轨枕整体道床配筋设计

考虑到长轨枕和短轨枕在城市轨道交通建设和运营中存在不足,针对城市轨道交通隧道断面狭小、轨道结构高度受限、施工运输不便等特点,设计了新型连块式轨枕。结合连块式轨枕特点及城市轨道交通相关标准,对隧道内、路基上及桥上整体道床进行配筋设计:隧道地段道床板混凝土在荷载组合作用下不会开裂,则根据构造配置钢筋;桥梁和路基地段在荷载组合作用下,道床混凝土会开裂,则其道床配筋由裂缝限值控制。     

西安软土地区地铁的地震反应分析

选取西安市一地铁车站结构,采用Midas GTS有限元软件建立模型,结合阪神地震中的车站的震害现象,来分析印证地下车站结构的地震响应。计算结果表明：地震对结构影响较大的地方在顶、底板与柱相交处,柱子是整个车站结构中最脆弱的构件。地震荷载组合对车站的结构配筋不起控制性作用。在边墙及纵梁处均设置加腋,控制柱的轴压比,配置好柱的抗震箍筋,可以有效提高车站的抗震能力。该研究成果可为西安市地铁车站结构的抗震设计提供参考。     

基于WJ-12型扣件的双块式无砟轨道结构优化设计

既有双块式无砟轨道结构在以货为主的客货共线铁路上存在扣件、轨枕安全储备不足、道床开裂严重等问题，尚未推广应用。针对上述问题，对采用WJ-12型扣件、配套无挡肩双块式轨枕的无砟轨道进行结构优化，并将隧道地段基础不均匀沉降作为偶然荷载纳入作用效应组合，基于数值模拟和极限状态法对道床板配筋进行重新设计。结果表明：为便于养护维修、增强轨道绝缘性能，满足钢筋保护层厚度，隧道地段轨道结构高度建议调整为545 mm;为减少施工流程，提高无砟轨道施工及运营质量，建议双块式轨枕取消穿筋孔设置；与高速铁路双块式无砟轨道通用参考图对比，建议客货共线双块式无砟轨道距隧道洞口小于200 m范围加强横向配筋，大于200 m范围加强纵向配筋。     

考虑桩-梁协调作用的桩基托梁计算理论分析

研究目的:桩基托梁结构目前在铁路中广泛被使用,其内力设计计算忽略桩与托梁的协调作用,将托梁所受荷载考虑成均匀分布不准确,也比较保守。本文建立同时考虑桩与托梁共同受力的力学模型,推导出方便设计的计算公式和具体求解过程,以使托梁结构得内力计算更准确。研究结论:(1)托梁荷载分布应由均匀分布改为马鞍形或梯形分布模式,托梁应考虑桩基础协同作用来计算内力;(2)托梁跨中弯矩值有所降低,以文中计算为例,减小近40%,剪力则变化很小;(3)基于传统计算模型设计的托梁尺寸、配筋应进一步优化。     

GFRP-钢混合配筋混凝土结构使用寿命预测方法研究

为了研究GFRP-钢混合配筋混凝土结构的使用寿命,由素混凝土以及混凝土环境下钢筋、GFRP筋三者使用寿命预测方法特点出发,探讨混合配筋结构中混凝土耐久性能、GFRP筋与钢筋面积比影响下结构使用寿命预测方法,提出混合配筋混凝土结构使用寿命预测优化模型。利用提出的预测模型对GFRP筋-钢混合配筋T梁结构使用寿命进行分析。研究结果表明:混合配筋混凝土结构的使用寿命由混凝土、钢筋以及GFRP筋3种材料共同决定,且随着混凝土的耐久性能及配筋面积比的差异,整体结构使用寿命也有所不同。混凝土的耐久性能较差时,整体使用寿命由混凝土决定;混凝土耐久性能较好时,整体使用寿命由GFRP筋与钢筋面积比以及混凝土环境中钢筋与GFRP筋使用寿命共同决定;该预测模型可用于混合配筋混凝土结构剩余使用寿命评估及其维修加固决策。     

任意截面任意布筋的配筋计算

研究目的:复杂截面复杂布筋的钢筋混凝土结构的配筋计算一直是困扰工程界的一个难题,对于非对称非均匀布筋的复杂截面,一直没有给出合理的解决方案.本文以AutoCAD为二次开发平台,基于ObjectARX和VC+ +采用解析法、迭代法和图解法相结合的方式,解决钢筋混凝土任意截面任意布筋的配筋计算问题(允许应力法),并编制相应的允许应力法任意配筋程序AFPA(Arbitrary Fabrication Program for Allowable stress).研究结论:AFPA对任意钢筋混凝土截面进行配筋计算是可行和可靠的;AFPA对任意混凝土截面进行应力重分布计算是可行和可靠的;双向受力的空心截面通过中间设置隔板来控制截面钢筋拉应力和裂缝宽度作用不大.     

钢筋混凝土单筋矩形梁正截面承载力分析

研究目的:通过引入经济配筋率,分析配筋率、梁截面尺寸与抗弯承载力之间的关系,推导出按正截面承载力要求进行梁高估算的直接公式,并提出综合考虑抗弯承载力及挠度验算的方法来进行单筋矩形梁正截面优化设计,从而町简便地确定合理的截面尺寸及纵向配筋量.并探讨纵向配筋率的变化对挠度及最大裂缝宽度的影响,以及配筋率与极限弯矩、荷载效应标准组合弯矩值之间的关系.研究结论:利用正截面承载力估算梁高的直接估算式,能在满足梁正截面承载力要求及经济配筋的同时,结合满足挠度控制要求的跨高比限值进行截面设计.又可对某些大截面尺寸受弯构件采用正截面承载力及挠度控制的方法进行优化设计.对常用的配筋率范围ρ∈[0.6%,1.5%],在梁截面尺寸、材料强度等级不变的情况下,当荷载增加时,按极限承载力设计的配筋率随之增加,此时尽管梁的刚度有所提高,但其跨中挠度值也增大.因此,在进行最大裂缝宽度计算时,虽由于荷载的增大会导致相关参数变化,但配筋率的增大能较好地控制裂缝宽度.