高速铁路上承钢混结合连续梁受拉混凝土设计探讨

针对上承钢混结合连续梁混凝土桥面板在支中点负弯矩区拉应力过大问题，提出在该位置浇筑混凝土时预留缺口分两次完成桥面板工程的方法，使支点负弯矩区部分混凝土仅承受ＺＫ活载，较好处理了设计中的难题。     

基于有限元-统计能量混合法的磁浮列车顶板结构声振特性预测分析

基于FE-SEA(有限元-统计能量)混合法,建立了能完整考虑内饰板、多孔吸声材料和铝型材的磁浮列车组合顶板声振特性预测模型,预测并对比了磁浮列车圆顶区域、空调区域和侧顶区域的顶板结构声振特性。对比结果显示：侧顶区域顶板的声振特性最优,圆顶和空调区域次之。对于铝型材结构,圆顶区域和空调区域的面密度基本接近,空调区域的计权隔声量比圆顶区域大3.2 dB,总辐射声功率级大3.0 dBA。对于组合结构,空调区域顶板的计权隔声量比圆顶区域大1.0 dB,总辐射声功率级一致。顶板结构的声振特性与其振动响应和辐射效率直接相关。顶板采用铝型材结构时的声振特性差异明显,采用整体组合结构时的声振特性差异会略有减小。     

大跨度高铁斜拉桥钢-混结合主梁收缩徐变研究

为研究钢混结合主梁混凝土桥面板的收缩徐变对大跨度高铁无砟轨道斜拉桥的影响,以昌吉赣客专赣江特大桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立全桥精细化数值分析模型,考虑钢混结合梁混凝土桥面板不同的加载龄期,分析结合梁斜拉桥在收缩徐变效应下变形及受力的变化。结果表明:赣江特大桥结合梁在施工成桥初期至运营5年后,钢混结合梁混凝土桥面板收缩徐变引起面板及钢箱梁的应力变化情况均满足规范要求,桥面板及钢箱梁在施工成桥1年后收缩徐变完成50%以上,3年后完成80%左右;桥面板混凝土的加载龄期越长,混凝土收缩徐变对桥梁结构变形和受力的影响越小,并在混凝土加载龄期达到180 d后对桥梁结构的影响呈稳定趋势,将结合梁桥面板预制存放180 d后再进行吊装,可有效降低混凝土收缩徐变对此种结构正常使用期间力学行为的影响。     

隧道二衬脱空声振检测试验研究

研究目的:隧道二衬脱空严重威胁线路的安全运营,及时开展检测、预防工作尤为重要。为解决现有检测方法中存在的问题,降低检测成本,本文进行声振检测试验研究,通过对响应信号进行频谱转换、特征值提取、神经网络拟合以得到初步的脱空判定标准。研究结论:(1)严重脱空信号的低频成分(1 000 Hz左右)突出,密实信号的高频成分(8 000 Hz左右)突出,轻微脱空信号表现为比例相近的低、高频成分均匀分布,曲线为多峰值形态;(2)主峰值频率、次峰值频率及峰值下降率可作为信号特征值,全面反映二衬结构状态;(3)将特征值与对应二衬结构状态作为输入、输出值进行BP神经网络训练,并对网络进行测试,预测值的均方误差较小(mse=6.475e-5),网络具有较好的预测能力,能够初步实现对二衬结构状态的定性识别判定;(4)该研究成果可为声振法在隧道二衬脱空检测中的工程运用提供理论依据。     

钢混叠合梁体系转换中的施工监测与分析

钢-混凝土叠合梁在施工中通常设置临时支撑,并通过体系转换以使得组合结构共同受力。若临时支撑失效将导致混凝土桥面板和钢梁自重均由钢梁承担而非组合结构共同受力,从而使钢梁受力过大。本文结合工程实例,针对某50m钢-混凝土叠合梁在组合体系形成过程中因临时支撑失效,导致结构应力和变形偏离设计值。采取了二次支撑和顶升的体系转换方式调整了结构的应力和变形;采用应力监测系统,实时监测二次支撑和顶升的体系转换过程中应力的变化,同时对每级顶升荷载下主梁变形进行监控。监测结果表明,通过对钢混叠合梁的二次支撑和顶升的体系转换施工,桥面板约束释放完全区域钢箱梁结构应力得以恢复,效果理想。该施工工艺可为类似工程提供参考。     

基于频率切片小波变换的轨道列车轮对振动信号分析

为了提取轨道列车轮对振动特征信息,提出一种基于频率切片小波变换的故障特征提取方法。首先,利用频率切片小波变换获取振动信号在全频带的时频分布;然后,依据得到的振动信号能量分布特点选择时频目标区域;接着,分割出含有故障特征的时频区域;最后,通过逆变换对目标区域的信号分量进行重构,分离出有效的信号时频特征。仿真结果表明,利用频率切片小波变换分离轮对振动信号时频特征效果较好,为轨道列车轮对振动信号时频特征精确提取提供一种新的方法。     

模态分析在隧道二衬脱空声振检测中的应用

研究目的:声振法在隧道二衬脱空检测中具有低成本、易实施的特点,但由于仪器设备及技术手段限制,目前尚无成熟可靠的脱空识别判定依据。针对单次振动激励下的响应块体,本文通过进行数值模态分析,以得到模态参数与二衬结构形态参数的对应关系,从而提出定量的脱空判定标准。研究结论:(1)完全脱空响应块体基频值随平均脱空深度增大呈三次多项式规律增大,浅部脱空块体的基频值低于深部脱空块体,平缓脱空面较倾斜脱空面块体基频值更大,脱空面为水平时基频达到最大值;前两阶固有频率差值变化规律同基频-平均脱空深度曲线类似;(2)局部脱空响应块体基频值随脱空长度增大呈Logistic函数规律减小,脱空长度相同时,基频值随起始脱空深度增大而增大;前两阶固有频率差值随脱空长度增大而增大,结果曲线在脱空长度为30 cm处存在节点,前后差异明显;(3)由判定曲线图可确定二衬结构的精确形态参数,实现定量脱空判定,并提出了快速求得脱空特征参数的作图法;(4)该研究成果可为声振法在隧道二衬脱空检测中的工程运用提供理论依据。     

预应力混凝土桥面板与钢桁下弦杆的结合技术研究——钢混预应力桁梁的关键构造

采用混凝土桥面板是传统钢桁梁用于高速铁路的重要前提,“钢混预应力桁梁”提出钢桁结合梁的新思路,但其主要优势有赖于预应力混凝土桥面板与钢桁下弦杆的有机结合、共同受力,通过对该结构形式的关键构造技术进行设计、计算、分析,初步论证构造措施的有效性,能使桥面板成为承载结构体系的重要组成部分,从而保证该结构的主要优点得以充分发挥,即对钢桁梁的稳定、刚度、疲劳、行车等问题的改良,以及混凝土有效参与结构受力对综合经济技术指标的提高。另外,运用此钢混结合新方法,提出几种结合梁桥的构造设计新思路。     

地质雷达信号定量识别用小波基选取的正演及模型试验研究

针对隧道衬砌结构地质雷达检测信号分析用小波基函数难以选取及信号特征点信息不易提取的问题,在小波分析原理及信号特征点识别理论基础上,从各小波基函数基本性质出发对适用于地质雷达信号分析用小波基进行初步选取.构建含空洞地质雷达正演模型,开展含空洞沙槽模型地质雷达探测试验.基于初选的小波基函数,采用小波时-能密度法对空洞检测信...     

铁路新型钢混组合独塔部分斜拉桥设计研究

以在建的银川机场黄河特大桥主桥为工程依托,结合国内外钢混组合结构的研究现状,推出一种新型大跨钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥结构。根据钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的特点,采用空间杆系与实体有限元分析方法,对结构的构造细节及受力特征进行分析,以确定本结构应用于高速铁路的可行性。采用有限元仿真分析与概念设计相结合,对钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的结构体系、承载形式、钢混结合形式、截面构造、拉索锚固等一系列技术重难点进行研究。研究结果表明:新型钢混组合独塔部分斜拉桥,可应用于高速铁路;结构受力合理,可充分发挥材料特性以减小结构自重;结构整体刚度好,可满足高速铁路行车要求;施工安全可控,可降低施工干扰;结构造型优美,经济性能佳;桥型新颖,技术先进创新性突出。     

钢混组合梁剪力连接件的计算方法研究

研究目的:钢混组合梁的剪力连接件对于钢梁与混凝土桥面板的协同工作起到了关键性的作用,使得钢与混凝土能够充分发挥各自的材料特性。由于公路桥梁规范中没有针对钢混组合梁剪力连接件的计算规定,其他现有规范、论著或国家标准中对钢混组合梁剪力连接件的计算又各有不同,因此有必要对公路钢混组合梁桥剪力连接件的计算方法展开探讨。研究结论:针对多种规范、论著对比分析了栓钉剪力连接件的承载力计算,并得出结论:(1)《钢结构设计规范》与《EC4》计算方法相似,未考虑疲劳、裂缝等,为最低配置数量;(2)《钢桥》(小西一郎)中的计算公式结果较为保守,但能更好的控制栓钉的疲劳、界面滑移等问题,有更好的耐久性;(3)《现代钢桥》(吴冲)与《钢桥》计算公式完全一致;(4)《铁路钢-混凝土结合梁设计规范》参照了《EC4》;(5)《钢-混凝土组合桥梁设计规范》类似《钢规》,分别考虑了栓钉剪断破坏及混凝土压碎破坏的两种情况,并考虑了群钉效应;(6)本研究可对钢混组合梁的剪力件设计提供一定的参考。     

基于冲击回波法的混凝土-围岩缺陷检测与信号处理研究

喷射混凝土?围岩(Concrete-Rock,CR)结构的界面黏结缺陷隐蔽性强,缺乏具体有效的质量评价方法.鉴于冲击回波法的传统信号分析方法难以准确识别此类分层结构内部缺陷情况,设计不同接触质量、不同厚度的CR试件,进行冲击回波试验.对回波信号进行频域分析和时频域分析,并对回波信号进行小波包分解,计算小波包相对能量特征值作为支持向量机的输入向量,对不同缺陷进行识别.研究结果表明,CR结构的频域结果中存在多峰值现象,而时频分析综合了时间与频率信息,可获得较好效果,基于小波包相对能量的机器分类可识别缺陷特征,识别率在80％以上.     

基于地质雷达法检测钢筋混凝土结构衬砌脱空的研究

地质雷达法是目前隧道衬砌检测的主流方法,在检测钢筋及拱架间距、素混凝土结构等方面有优异的表现。当衬砌为钢筋混凝土结构时,由于电磁波的"趋肤"效应,检测结果不甚理想。以宝兰客专定西至兰州段某隧道区域钢筋混凝土结构的地质雷达检测为例,对典型的"脱空"地质雷达图像进行研究,并通过"破检"和敲击等方式进行验证。研究及验证表明,当衬砌层较薄或雷达信号的增益调节不当时,会有疑似脱空的假信号,易造成脱空误判;当钢筋分布密集时,衬砌脱空检测有一定困难,容易出现漏判。因此,应采用多种方法进行综合判识。另外,敲击法在检测衬砌浅部脱空时效果较好,应推广应用。     

板底脱空对无砟轨道结构模态的影响

基于CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构参数,研究了不同脱空状态对无砟轨道模态的影响,并对轨道板自振应力进行了分析。结果表明:分析脱空对轨道结构模态的影响时,脱空厚度方向不宜处理为完全损坏,而应取一定的脱空厚度;板端脱空组合对轨道结构模态的影响最大,板中脱空影响最小;板中脱空时脱空形状对轨道结构的模态几乎没有影响;无脱空时轨道板自振应力在扣件处最大,不同脱空状态下轨道板自振应力在脱空区域与自密实混凝土接触边缘较大。研究成果可供无砟轨道脱空识别和结构优化设计参考。     

全组合连续梁设计关键技术

钢混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂一直是困扰国内外桥梁工程界的问题,虽然可以采取施工措施予以解决,但成桥内力仍取决于施工阶段的控制水平,且技术较为复杂。不同于传统钢混组合连续梁,本文以一联3×30 m钢板组合连续梁为例,根据其正负弯矩区的受力特点,首次提出了全组合连续梁的概念。全组合连续梁由正组合截面和负组合截面通过混合桥面板连接而成,且钢梁受力是连续的。通过结构设计、计算和受力机理分析,提出了适用于多片预制主梁的叠合湿接缝构造等多项设计关键技术,从而为组合连续梁设计提供了一种新方案。     

钢混连续结合梁施工技术

铁路钢混连续结合梁在我国首次应用于秦沈客运专线。结合秦沈客运专线跨 10 2国道 1号大桥钢混连续结合梁施工情况 ,介绍钢混连续结合梁的钢梁吊装架设及混凝土桥面板一次现浇的施工方法     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

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.     

预制桥面板曲线钢-混凝土结合梁设计关键技术

随着预制装配工业化技术的发展,钢-混凝土结合梁特别是曲线结合梁也开始采用预制桥面板,但是钢梁与预制桥面板的界面结合技术目前研究较少,技术不成熟。结合一50 m曲线结合梁预制桥面板设计与施工的成功案例,总结了曲线预制桥面板钢-混凝土结合梁在临时支撑、界面结合、桥面板模块化、剪力键布置等方面的关键技术,为相关工程的研究与设计提供参考。     

长悬臂岛式地铁高架车站抗震性能研究

针对某长悬臂岛式地铁高架车站的抗震性能,采用振型分解反应谱法对钢混组合结构横向独柱高架车站、钢混组合结构横向双柱高架车站和预应力混凝土结构高架车站3种结构形式进行地震作用计算及分析。基于整体建模和结构性能设计理念,比较不同结构形式下长悬臂地铁高架车站结构在地震作用下的结构整体受力性状、位移变形及墩柱和悬臂构件的延性比等关键指标,得出长悬臂岛式地铁高架车站的设计性能控制条件。研究结果表明:钢混组合结构可以有效降低结构的地震力,具有优越的抗震性能。以期为现行地铁高架车站的性能设计提供理论指导与参考。