轨道交通U形梁横向预应力的设计研究

国内已建轨道交通U形梁底板横向均为允许开裂的普通钢筋混凝土结构。为避免底板出现裂缝,提高结构刚度和耐久性,进行U形梁横向预应力的应用研究。针对U形梁为开口薄壁结构、腹板和底板平滑过渡的构造特点,横向预应力采用管道尺寸小的扁锚后张法有黏接预应力,沿两侧腹板和底板呈环向布置。利用空间三维实体有限元模型对轨道梁进行应力分析,计算表明,对于B型列车荷载,当横向预应力筋规格为BM15-2、纵向按1 m的间距布置时,底板应力分布均匀,并满足允许混凝土出现拉应力但不允许开裂的受力要求。横向预应力筋构造布置避开纵向预应力筋、声屏障预埋件等。后张法横向预应力施工不增加张拉台座的施工时间,不影响工期。采用单端张拉、相邻钢束交错张拉的方式,可减少张拉工作量。该U形梁已应用于宁波机场路南延工程,并完成设计、施工。     

兰新二线全预应力混凝土槽型梁的静载试验研究

通过对兰新二线全预应力混凝土槽型梁在非对称竖向荷载作用下的足尺模型试验,研究结构在逐级增大荷载作用下的变形、应力变化和裂缝开展及分布等规律,验证了该槽型梁的设计理论和施工质量,为槽型梁受力理论的发展积累了经验。研究结果表明:在竖向非对称荷载作用下,槽型梁具有明显的空间受力特征:腹板不仅发生竖向的弯曲变形,还会发生横向向槽口内的变形,底板则受纵向弯矩和横向弯矩共同作用,而腹板和底板结合处往往受弯扭组合变形共同作用,应力状态复杂;荷载等级越大,扭转变形对结构的影响越大,弯扭组合效应越明显;在一定的荷载范围内,腹板和底板应力的增长随荷载等级的增加近似符合线性增大的规律,在荷载增大的过程中,底板应力变化明显,中性轴会发生明显移动,而腹板中性轴几乎不发生移动;结构的设计理论和施工质量均满足列车营运的要求,并具有充足的安全系数。     

重庆轻轨30mU型梁疲劳模型试验与计算分析

以重庆市轻轨1号线30 m U型梁工程为背景,进行了各级疲劳荷载循环后的U型梁结构静载测试,自振频率测试;600万次疲劳循环荷载后U型梁的抗弯、抗剪及抗裂性能测试及疲劳循环加载时跨中截面的动应变和动挠度测试。介绍了1∶1等比例模型试验的设计与制作,建立空间有限元模型,进行了疲劳加载效果的验证。通过试验研究解决重庆轻轨U型梁疲劳问题,了解桥跨结构的实际工作状态,判断实际承载能力,为此类桥梁的工程应用提供理论依据。     

跨座式单轨交通中复线钢轨道梁受力性能初步探索与研究

跨座式轨道交通中钢轨道梁环保、经济的特点非常适合我国单轨交通发展的需要。为了更好地发展单轨交通,针对我国跨座式单轨交通体系中钢轨道梁应用、研究不足的现状,以1榀64 m的简支直线钢轨道梁为研究对象,利用ANSYS有限元计算软件建立空间模型,对在竖向荷载作用下的单线钢轨道梁和复线钢轨道梁进行受力分析,研究钢轨道梁的应力和变形等受力性能。通过将单线钢轨道梁整体与复线钢轨道梁整体计算结果进行对比分析,得出复线钢轨道梁能够更好地满足竖向荷载下的结构受力要求,承载能力明显提高,建议工程中参考复线钢轨道梁这种结构形式进行设计。     

U型梁空间作用及嵌固效应分析

采用有限元数值分析方法,分析U型梁的空间作用效应及腹板对道床板的嵌固作用。介绍了Ansys模型建立的原则,通过有限元软件对U型梁空间整体模型进行了分析。空间分析的结果反映了每延米道床板横向弯矩沿U型梁纵向的变化趋势。针对性地提出了U型梁横向预应力的布置策略。     

客运专线无砟轨道槽型梁承载力破坏性试验研究

预应力混凝土槽型梁是一种适用于公路桥梁、铁路桥梁及城市轨道交通建设的新型下承式开口薄壁结构,对客运专线无砟轨道16 m后张法预应力混凝土简支槽型梁进行足尺承载力破坏性试验,研究槽型梁在荷载作用下的刚度、混凝土应力和钢筋应力。结果表明:槽型梁发生破坏时钢筋实测最大拉应力为213.40 MPa,混凝土实测最大压应力为21.655 MPa,钢筋和混凝土均满足设计要求,且在整个试验过程中,槽型梁表现出了一定的空间受力特性。     

京张高速铁路清河站U形轨道梁的设计分析

比选京张高速铁路清河站轨道梁的结构设计方案,分析几何参数选择对U形轨道梁受力特性的影响,研究梁体在竖向荷载作用下的应力、结构变形等力学性能。结果表明:站内选用U形轨道梁可提供在上下建筑高度同时受限条件下结构承载所需的梁体高度,能有效满足车站内不同线路条件下高速列车运行的需要;竖向荷载作用下U形轨道梁的槽口总体呈减小趋势,梁上下缘的应力分布不均;道床板上施加横向预应力对于控制梁体应力和结构变形有利;单线、双线U形轨道梁的低阶振动形态大体相同,高阶振动形态有所区别。     

上跨津山铁路PC槽形梁的力学特性分析

研究目的:采用平面计算和空间分析相结合的方法,研究PC槽形梁在上部竖向荷载作用下的梁体应力、结构变形和自振特性等力学性能,分析有无端横梁对梁体受力的影响,从而为32 m客货共线铁路PC简支槽形梁的设计提供理论指导和科学依据。研究结论:(1)竖向荷载作用下主梁腹板向槽口内侧倾斜,弯曲扭转共同作用使主梁上缘应力分布不均;(2)最不利荷载作用下梁跨中下缘纵向正应力在横桥向大致呈U形分布;(3)上部竖向荷载逐渐增大时,主梁的横向位移越来越大,槽口逐渐减小,梁端部的横向位移略大于跨中的;(4)端横梁有效改善了梁端道床板的受力,但对跨中道床板的影响甚微;(5)梁体振动表现为主梁、道床板相互作用共同参与振动,与简支板梁有所区别;(6)本研究成果可为类似PC槽形梁的结构设计提供参考。     

青岛市红岛—胶南城际轨道交通先张U梁设计

为了解决U梁在海洋性气候特点下的耐久性问题和分析U梁空间受力特点,青岛市红岛-胶南城际轨道交通(青岛R3线)在总结以往U梁设计经验的基础上,在国内首次自主设计并采用先张法U梁。采用BSAS软件和Midas/civil软件分别建立平面杆系模型和空间三维实体单元模型进行分析对比,发现U梁截面应力不均匀,且实体单元应力安全储备值小于平面杆系模型计算结果,并通过分析截面横向应力的不均匀性,找出横向薄弱点,确定横向配筋。通过对比分析,确保桥梁结构安全,对类似工程U梁设计具有一定的参考借鉴意义。     

轨道交通 U 梁温度梯度效应研究

为研究轨道交通 U 梁的温度梯度效应,整理并总结目前国内既有项目对高架 U 梁进行的温度监测模式及 研究结果,结合实体有限元模型计算分析,得出 U 梁在各温度梯度模式下的温度应力及变形值,并提出可应用于 工程设计的 U 梁温度梯度模式。研究结果表明,温度梯度荷载工况下的 U 梁纵向正应力值在设计正应力值中占 比相对较大,而横向应力和局部变形差相对较小;轨道交通线路走向大体呈东西向时,高架 U 梁运营后的腹板竖 向温度梯度建议采用指数函数,底板竖向温度梯度建议采用折线函数,研究结果可为相关工程设计提供参考。     

正交异性桥面板的数值分析及优化

一公铁两用桥,铁路桥面系为与弦杆焊接的箱型结构体系,其顶板与底板均为正交异性桥面板,本文结合铁路荷载的特点对这一复杂的桥面体系的受力机理进行研究。对公路桥面则更注重于构造细节分析,采用实体有限元,考虑面板与U肋焊接熔透深度以及U肋与横梁焊接端部形状,对公路桥面系进行精细有限元分析,掌握复杂公路荷载工况下焊接处的应力分布。     

钢管混凝土单圆管拱空间受力双重非线性有限元分析

提出钢管混凝土拱(单圆管)空间受力的双重非线性有限元分析方法并编制了有限元程序。有限元建模时采用空间梁单元。材料非线性中正应力-正应变关系采用纤维单元模型,剪应力-剪应变关系采用统一理论的标准曲线。应用该方法对钢管混凝土单肋模型拱和双肋模型拱进行了分析,并对非线性性能和横向力作用进行了分析。分析结果表明,本文提出的方法能较好地反映钢管混凝土拱空间受力全过程的非线性性能。在空间荷载作用下,钢管混凝土拱的几何非线性影响要大于材料非线性的影响;单肋拱的空间受力的特征要明显大于双肋拱。     

基于ANSYS的简支T梁桥桥面连续结构的空间仿真分析

根据有限元理论,借助ANSYS大型有限元软件模拟简支T梁桥梁端桥面连续结构在不同荷载工况作用下的应力状况,通过参数的敏感性分析研究影响桥面连续端受力的因素并提出相关的改善措施。     

铁路钢箱梁正交异性桥面加劲肋疲劳性能研究

甬江特大桥是国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥。目前国内外大部分疲劳模型试验研究都仅针对单一纵肋形式下正交异性钢桥面板的疲劳特性,不同纵肋形式下的对比研究较少。因此,结合弗拉索夫薄壁杆件理论,提出了加劲肋疲劳敏感部位面内疲劳应力的解析公式,分析了解析公式各疲劳影响因素的影响程度及作用机理,并同有限元模拟及2U+2V模型测试结果进行对比分析。研究表明:解析公式结果同有限元模拟以及试验测试结果一致,其中V型加劲肋疲劳敏感部位疲劳应力小于U型加劲肋,模型试验中U型加劲肋疲劳敏感部位出现裂纹,因此,在铁路列车荷载作用下,V型加劲肋疲劳敏感部位比U型加劲肋具有更好的抗疲劳性能。     

高速铁路端刺桥梁墩梁固结部位局部应力分析

对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺桥梁结构的刚构斜腿与主梁的墩梁固结部位,建立空间有限元模型,进行局部应力分析,得出桥梁结构的受力特征,并对斜腿构造特别是墩梁相交处倒角尺寸进行了优化,使结构受力更合理。     

青岛市轨道交通13号线U型梁设计分析

U型梁凭借降噪效果好、有效建筑高度低、截面利用率高、可防止车辆落轨和倾覆下落等优越性能,近年在轨道交通工程中得到广泛应用。文章详细阐述预制U型梁结构在青岛市轨道交通13号线工程中的应用,分析预制薄壁U型梁结构的刚度、变形限值、横向计算等设计要素,并对U型梁的空间受力状态进行了研究。     

腹板受损U型梁承载力及破坏机理分析

研究目的:为研究腹板损伤情况下U型梁的竖向承载力,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立简支U型梁精细有限元模型,并根据足尺模型试验结果对有限元模型进行校核验证。通过在U型梁翼缘一定范围内施加侧向位移荷载,模拟U型梁腹板在极端状况下不同程度的损伤,并对不同腹板损伤程度的U型梁承载力进行分析。研究结论:(1)随着腹板损伤程度的提高和损伤范围的扩大,U型梁竖向变形刚度和承载力呈显著下降趋势,最大下降幅度达到53%和44%;(2)随着底板挠度增加,U型梁受损一侧腹板首先出现较大的面外变形,在腹板受损薄弱截面继而出现竖向贯通裂缝,最终结构发生非对称弯曲失稳破坏;(3)U型梁腹板对于结构整体竖向承载力贡献明显,在桥梁结构设计和运营阶段对腹板的防护设计要尤为重视;(4)本文研究可为U型梁桥的防撞设计提供一定参考。     

地铁车站洞口暗梁有限元分析

采用有限元软件ABAQUS分析了地铁车站洞口暗梁在竖向均布荷载、洞边局部荷载作用下的应力、变形和裂缝.对比了配筋依次取为板的纵向受力钢筋配筋量的若干倍,截面宽度为1 200 mm、1 000 mm的洞口暗梁的受力反应.基于分析结果,总结了洞口暗梁的受力性能特点,可为工程设计人员提供参考.     

轨道交通U型梁的工程应用与力学性能研究

介绍了U型梁在城市轨道交通中的应用及其优缺点分析。并以某轨道交通先张法U形梁为工程案例,进行力学性能静载试验测试,研究了先张法U型梁的刚度、应力及抗裂等指标,总结试验成果,对其综合受力性能进行研究和评价,以供参考。     

城市轨道交通高架工程中槽型梁吊装施工过程的力学特性分析

以城市轨道交通槽型梁为研究对象,采用精细化有限元方法,研究其吊装过程中平衡受力及不平衡受力的力学特性及安全性。结果表明:平衡吊装时,吊点处主应力略大于混凝土抗拉强度,应在吊点区域采取加强保护措施;当吊点存在高差时,槽型梁不平衡吊点附近区域混凝土应力明显增大,混凝土被拉裂。建议施工过程中严格控制槽型梁吊点高程,避免不平衡吊装,并确保吊装过程的安全性。研究结论可为城市轨道交通槽型梁施工提供技术参考。