铁路高墩大跨刚构-连续组合梁桥设计

吴堡黄河特大桥主桥为(70.75+4×120+70.75)m预应力混凝土刚构-连续组合梁桥,该桥具有“高墩、大跨、长联”的特点。概要介绍主桥上、下部结构构造设计特点及结构分析计算要点;并通过不同合龙方案对上、下部结构内力影响的研究,选取了合理的施工合龙方案,有效地改善了桥墩和基础受力状态。本桥的设计,为铁路高墩、大跨度铁路预应力结构的设计积累了有益的经验。     

刚构-连续组合梁桥主梁合龙关键技术

以郑少高速航海路连接线南水北调大桥辅线桥——大跨径预应力混凝土刚构-连续组合梁桥为实例,利用有限元软件Midas/Civil建立桥梁施工阶段的有限元计算模型,采用数值仿真技术探讨主梁合龙顺序、边跨现浇段满堂支架拆除时机和主梁中跨合龙段顶推力的优化调整等关键技术问题。研究结果表明:先合龙边跨主梁,然后拆除边跨现浇梁段满堂支架,最后合龙中跨主梁的桥梁合龙方案对桥梁线形和结构后期受力有利;在一定变化范围内,顶推力、温度变化均与顺桥向位移成线性关系,拟合计算结果可以得出顶推力与温度变化关系的计算公式,根据该公式可以对设计顶推力进行优化调整。论文所得结果指导了该刚构-连续组合梁桥的主梁合龙施工,并对类似桥梁主梁合龙施工具有借鉴意义。     

横向地震激励下的悬索桥车-桥耦合动力响应分析

为探讨横向地震荷载对列车—悬索桥耦合系统动力响应的影响,以几江公铁两用悬索桥为研究对象,将轨道不平顺作为系统的自激激励源,地震作为外部激励,根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则,建立地震激励下的车桥系统耦合振动方程和分析模型,对在横向地震波激励下列车通过悬索桥进行了全过程的模拟。分析结果表明:横向地震激励对悬索桥上的列车运行安全性和舒适性有着显著影响。     

合龙及体系转换顺序对多跨刚构-连续组合梁桥影响分析

以长株潭城际铁路湘江特大桥12跨刚构一连续组合梁桥为工程背景,建立有限元分析模型,对5种合龙方案和3种体系转换顺序进行数值模拟,计算该桥竖向位移和底板应力,探讨合龙次序和体系转换顺序对该类桥梁的受力和变形规律,得出宜采用方案1、2或者5的合龙顺序和方案3的体系转换顺序的结论,为同类桥梁设计和施工提供借鉴和参考。     

城市轨道交通混凝土连续刚构桥车-桥耦合振动分析

为研究城市轨道交通混凝土连续刚构桥车-桥系统动力性能,从数值模拟与现场实测两方面分析车?桥系统的振动特性.以满载地铁B型车和某三跨(42 m+65 m+42 m)刚构桥为对象,展开跑车试验,控制列车分别以60,80,100和120 km/h的速度通过待测试桥梁,获得列车?桥梁系统振动响应.然后,采用SIMPACK和AN...     

客运专线(48+3×80+48)m刚构-连续组合梁桥刚构桥墩设计研究

介绍石太客运专线黑水坪特大桥(48+3×80+48)m刚构-连续组合梁桥的概况,结合客运专线对桥梁设计纵、横向刚度的要求,针对高墩、大跨刚构-连续组合梁的刚构桥墩在横向刚度、纵向刚度以及墩底弹性约束等方面进行研究比较,对于高墩、大跨刚构-连续组合梁在客运专线上的应用以及刚构墩的结构形式提出看法。     

牛角坪双线特大桥刚构-连续组合梁及连续刚构桥式研究

根据不同的地质条件,计算分析高墩大跨刚构-连续组合梁及连续刚构的动力特性,比较了高墩大跨刚构-连续组合梁及连续刚构在静动力特性方面的差异,并优化了墩梁结构尺寸。     

高速铁路下承式连续刚构-拱组合桥的冲击系数研究

以某高速铁路下承式3跨连续刚构-拱组合桥为依托,基于有限元理论和多体动力学理论建立车-桥耦合动力分析模型,进行20组轨道不平顺、75个速度共1 500种工况的下承式连续刚构-拱组合桥边跨梁、中跨梁、拱肋和吊杆主要构件冲击系数的变化规律及分布特征研究,并对得到的冲击系数进行曲线拟合。结果表明：连续刚构-拱组合桥主要构件在不同位置处冲击系数存在差异,边跨梁的冲击系数大于中跨梁;列车出桥侧边跨梁跨中冲击系数最大,其值为1.131,中跨梁跨中最小,其值为1.020;桥梁中跨1/4位置处的梁、拱肋和吊杆的冲击系数相对较大,且从大到小依次为吊杆、拱肋、梁。相比现行铁路桥梁设计规范中全桥取同一个冲击系数,本文得到的冲击系数拟合式能准确计算桥梁不同构件的冲击系数,可用于桥梁主要构件的设计。     

不同设计参数下刚构-连续组合曲线梁桥地震响应敏感性分析

结合大跨、高墩、长联曲线铁路梁桥的工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS,采用反应谱的分析方法,给出了该桥在不同的曲线半径、桥墩墩高、墩梁约束方式下的自振频率和振型,分别按纵桥向和横桥向的激励方式,分析了中跨跨中位移,墩顶位移及墩底弯矩随设计参数变化的规律。结果表明:自振频率受桥墩墩高和墩梁连接方式的影响较大,受曲线半径的影响较小;曲线半径在一定范围内变化时,地震响应变化较小;在纵向反应谱的作用下,桥墩墩高的改变对地震响应的变化规律比较复杂,在横向反应谱的作用下,地震响应有一定的变化规律;墩梁约束方式为约束7的地震响应最小,但综合考虑温度、制动力学因素,应该是原设计约束5最优。     

铁路高墩连续梁桥车桥耦合振动响应分析

在车桥耦合振动研究的基础上，对货车动力模型中的中央悬挂装置采用变摩擦阻尼，通过与某高墩连续梁桥实测结果的对比分析说明，理论计算结果是可信的，对高墩连续梁桥动力响应的进一步分析结果表明，低墩和高墩的墩顶振幅相对较小，而具有相对较小横向刚度的中等高度桥墩的墩顶振幅却较大，这种情况值得注意。     

考虑徐(温)变效应的列车与连续梁-框架墩桥耦合振动分析

为探讨预应力混凝土连续梁-框架墩桥在高速铁路设计与使用中的舒适性与安全性,以某7×16 m七跨等截面连续梁桥为例,将不同徐(温)变形组合曲线叠加到轨道不平顺谱中,并根据弹性系统动力学总势能不变原理及行成矩阵的"对号入座"法则,建立车桥振动方程及分析模型。结果表明,考虑徐(温)变形引起的桥面不平顺的桥梁响应值比未考虑其影响的值较大,而随所采用的桥面组合变形曲线的不同而变化不敏感,车辆响应中的横向加速度和横向Sperling指标接近允许值,必须予以足够重视。     

三塔悬索桥风-车-桥耦合动力分析

以温州市某大桥为例,分别考虑风荷载的平均成分和脉动成分对车桥系统的影响,建立了风荷载作用下三塔悬索桥的车桥耦合动力分析模型,并根据势能驻值原理及形成结构矩阵的"对号入座法则",导出了车桥系统的空间振动方程,采用计算机模拟的方法,计算与分析了该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性。研究结果为三塔悬索桥的动力设计提供了理论依据。     

斜拉拱桥自振特性分析

以湘潭市湘江四桥为例,利用大型通用有限元程序建立了斜拉拱桥的2种三维空间有限元模型,计算该桥梁结构的自振频率和振型,分析主要结构参数对振动特性的影响,并与同等跨度的系杆拱桥自振特性进行对比分析。从计算数据可以看出,梁杆系模型具有足够的精度,是一种较为合理适用的分析方法。横向刚度对结构的稳定性起控制作用,该桥横撑位置和数目的变化对结构的自振特性影响较大,其数目适当增加,能有效提高结构的横向刚度,而斜拉索和索塔刚度对其影响相对较小。上述结果和结论可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

梁单元形函数在车桥时变系统振动分析中的选取研究

在阐述移动连接单元动力特性的基础上,提出了车桥时变系统振动分析中梁单元形函数所应满足的条件;导出了适合此系统振动分析的梁单元五次形函数,并通过算例分析了梁单元形函数的选取对此系统振动响应的影响。计算结果表明:选用三次形函数会导致梁单元结点处曲率的不连续,影响此系统振动响应的计算精度;选用五次形函数满足了移动连接单元对形函数的要求,获得更精确的计算结果。     

预应力混凝土连续梁桥静动力特性试验分析

以1座实际预应力混凝土连续箱梁桥为背景,应用MIDAS CIVIL2006软件,采用空间有限元模型分析其最不利弯矩、应力、变位和自振频率,并与该桥静动载试验测试结果进行比较分析.研究结果表明:主要测点的应变与挠度实测值均小于理论计算值,相对残余应变与挠度在控制值以内,实测自振频率高于计算频率而实测冲击系数小于计算值.该成果可为此类桥梁长期跟踪监控提供依据,也为完善预应力混凝土连续箱梁桥设计积累资料.     

基于车桥耦合的三跨连续拱梁组合桥冲击系数研究

为合理分析和计算桥梁结构各关键部位的冲击系数,以三跨连续拱梁组合桥为例进行分析。分别利用MATLAB和ANSYS建立11自由度的三维车模型和有限元模型。采用车桥耦合迭代的方法,得到桥梁关键部位在车辆荷载作用下的振动响应。研究结果表明:车辆在任何车道行驶时,边主梁、边拱肋及斜吊杆的冲击系数都大于相应中主梁、中拱肋及直吊杆;随着桥面平整度等级的增加,各关键部位的冲击系数与振动系数的关系满足均幂函数,且呈非线性增长;随着车速的增加,车辆在不同车道行驶时其规律性不一致,在快车道冲击系数呈现先增大后减小的趋势,在中车道呈现先增大后减小再增大的趋势,在慢车道呈现一直增大的趋势;随着车重的增加,冲击系数减小的幅度呈现逐渐减小的规律,轻车低速对桥梁的冲击效应更加显著;大多数工况下端部短吊杆的冲击系数均大于规范值,因此,在桥梁设计中应更加注重短吊杆的抗疲劳设计。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

拱肋内倾角对钢管混凝土提篮拱桥车桥动力响应的影响

为考虑拱肋内倾角对大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性及车辆走形性的影响,以某主跨为240 m的钢管混凝土提篮拱桥为例,运用结构动力学以及有限元原理,分别建立了3种不同内倾角度(7.5°,8.5°,9.5°)下的桥梁动力分析模型和车辆模型,由动力学势能不变值原理"与形成矩阵的"对号入座"法则建立空间振动方程,并对3种情况下的车桥耦合空间响应进行了计算分析。研究结果表明:桥梁横向自振频率随拱肋内倾角的增加而明显增大;竖向自振振动频率随内倾角度的增大而减小;列车通过桥梁时,不同内倾角度下拱顶竖向位移和加速度的变化很小,而横向位移、横向加速度均随着内倾角度的增大而减小;车辆的动力响应对内倾角的变化不敏感。     

双线铁路下承式连续梁拱组合桥列车-桥梁时变系统空间振动随机分析

在列车-桥梁时变系统横向振动能量随机分析理论的基础上,采用26个自由度的列车空间振动模型,以空间梁单元模拟桥梁结构,以普通空间梁元即12自由度的空间梁元来模拟拱及吊杆结构,建立了双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车-桥梁时变系统空间振动分析模型,分别以构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源,进行双线铁路下承式连续梁拱组合式桥列车-桥梁时变系统空间振动响应分析。计算了列车以不同车速通过桥梁的空间振动响应,所得结果可供设计参考。