下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性参数敏感性分析

为研究下承式悬链线钢管混凝土拱桥空间稳定性及影响该种桥型结构稳定的参数敏感性,以运城市某省道上一座27+60+27 m下承式悬链线钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2012有限元软件对该桥进行建模,在成桥状态及成桥运营状态2种工况下对其进行稳定性分析。结果表明,该种桥型拱肋结构存在"面内失稳"和"面外失稳"2种失稳状态,拱肋面外刚度小于面内刚度,拱肋结构失稳模态首先表现为拱肋面外侧弯失稳。同时选取拱肋间连接形式、拱肋钢管壁厚t、拱肋单侧吊杆布置数量n、拱肋管腔混凝土弹性模量E、拱肋矢跨比f/L、拱肋拱轴系数m等影响结构稳定性的参数进行对比分析,得出影响结构稳定性的敏感参数,可供同类型桥梁在结构稳定性设计时参考借鉴。     

北京北站站台大跨度张弦桁架雨棚设计研究

针对北京北站站台大跨度张弦桁架雨棚结构设计中抗风、抗震、温度作用以及支承柱稳定等难点问题,采用有限元法进行各种荷载组合工况下雨棚结构的受力分析。结果表明:张弦桁架构件的设计主要受活载参与组合工况控制,而支承柱及其基础的设计则受地震作用参与组合工况控制;风荷载的作用使拉索索力减小,当拉索完全松弛后,张弦桁架的受力性能会发生质的下降,通过优化张弦桁架的矢高和垂距、桁架断面高度以及拉索截面积等参数,可提高雨棚结构的抗风性能;支承柱的刚度会直接影响雨棚结构的失稳模式和稳定承载能力,设计时应保证支承柱不先于上部的张弦桁架发生失稳。研制的2种新式铸钢节点有效地解决了拉索节点受力大、构造复杂等设计难点。     

钢管结构中T型节点平面内抗弯刚度分析

空腹钢管桁架结构在实际工程中应用非常普遍,T型相贯节点的平面内抗弯刚度对结构的受力性能有很大影响。以空腹桁架中的平面T型节点为研究对象,采用通用有限元软件ANSYS对其抗弯刚度和极限承载力进行计算,得到各无量纲参数与T型节点平面内抗弯刚度之间的关系。通过与国内外现有计算公式的对比,给出T型钢管节点刚度判别的参考方法。     

城市快速路跨铁路跨度160m三主桁钢箱组合梁桥设计

武汉雄楚大街新建高架作为城市快速路,高架桥要跨越南环铁路光谷站咽喉区及在建的地铁2号线南延线,受平面条件及路线纵断面限制,跨铁路高架桥需要160 m跨度,桥面至梁底的结构高度不超过2.5 m。设计新建1-160 m钢桁梁(不等高三主桁)+钢箱梁组合结构,桁架横联采用椭圆形横撑,不设斜撑,横撑与上下弦杆以高强螺栓连接。采用在铁路以外现场拼装,顶推施工跨越铁路的方法,减小对既有铁路的干扰。运用Midas软件建立由桁架梁单元与钢箱板单元组合而成的全桥整体模型进行静力分析、稳定及动力分析和施工阶段分析,并对节点板等局部结构进行有限元细部分析。桥梁布置和施工方法满足边界条件,造型美观,各项计算指标满足要求。     

高速铁路钢管混凝土拱桥拱轴线型比较分析

研究目的:为探讨钢管混凝土拱桥拱轴线型对结构力学行为的影响,以某高速铁路上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用Midas Civil建立有限元模型,对比分析恒载或ZK活载作用下不同拱轴线型对结构变形、内力以及稳定性的影响,并探究其影响规律,从而为高速铁路钢管混凝土拱桥的相关设计、施工和运营提供参考或借鉴。研究结论:(1)该结构具有良好的线弹性,不同荷载作用下拱轴线型对结构力学行为的影响规律保持较好的一致性;(2)拱轴线型对结构靠近拱脚区段弯矩、剪力和组合应力影响显著,对跨中区段轴力影响明显,而对L/8截面和L/2截面竖向变形影响明显;(3)高速铁路桥梁面内面外刚度要求高,整体稳定较好,失稳形式主要表现为局部杆件失稳;(4)该研究结果有助于优化钢管混凝土拱桥拱轴线选型以及结构杆件设计。     

外接式钢—混组合桁架铁路桥端节点试验对比分析

通过多组缩尺比例为1∶3的外接式钢—混凝土组合桁架与钢桁—槽型梁组合结构的单调静力试验,研究节点在加载过程中的失效模式、极限承载力和破坏机理。研究结果表明:外接式钢-混凝土组合桁架破坏模式有混凝土开裂,节点板受压部位局部屈曲,螺栓滑移,节点板被拉断,混凝土与节点板接触面应力集中;钢桁-槽型梁组合结构破坏模式有腹杆失稳破坏,混凝土与节点板接触面应力集中;腹杆加固后钢桁-槽型梁组合结构破坏模式有螺栓滑移,节点板被拉断,混凝土与节点板接触面应力集中。应用有限元软件ABAQUS对各节点进行模拟分析,试验与模拟分析均表明:增加混凝土高度以及节点板尺寸的钢桁-槽型梁组合结构承载力要明显高于节点部位尺寸较小的外接式钢-混凝土组合桁架,在整体尺寸不变的情况下,可通过改变各部件所占整体的刚度比来达到控制节点破坏模式的目的。     

桁梁正交异性整体钢桥面结构受力分析

以京沪高速铁路上一座拟建的五跨刚性梁柔性拱桥为工程背景,分析研究该桥钢桁架主梁采用的正交异性板整体桥面结构的受力情况。利用有限单元法,对桥面系部分构件的受力情况进行分析研究,并介绍带K撑的横断面结构形式对桥面各构件受力的影响。计算结果表明:该桥的整体桥面结构满足高速行车要求,桥面系各构件受力合理,带K撑的横断面结构形式改善了主桁竖杆的面外弯矩和桥面系构件的受力状态。     

某中小跨径下承式系杆拱桥稳定性影响因素分析

作为以受压为主的结构,系杆拱桥的稳定问题,特别是横向面外稳定问题是系杆拱桥的重要研究方向之一。本文在稳定分析理论的基础上,利用有限元软件MIDAS Civil对某中小跨径下承式系杆拱桥的稳定性进行分析,得到了该桥的稳定特征值和失稳特征,随后在此基础上探讨了拱肋横撑形式、吊杆形式及矢跨比等影响因素对系杆拱桥稳定性的影响。通过分析可知:拱肋横撑形式主要影响拱桥的横向稳定性,四种横撑形式的稳定性关系为:"米"字撑"K"字撑"一"字撑无横撑;吊杆形式对拱桥的纵向稳定性影响更大,且吊杆形式越复杂,拱桥纵向刚度越大,纵向稳定性越好;随着矢跨比的增大,拱桥的特征值呈现先增大后减小的变化趋势,当矢跨比为1/5时达到最大值。     

铁路客站钢结构雨棚智能运维系统应用

针对铁路房建设备巡检周期长、结果缺乏时效性等缺点,本文提出了一种指导房建设备管理人员日常运维的铁路客站钢结构雨棚监测系统,通过对环境风、温度、应力、振动加速度、列车风压等进行监测,实现钢结构雨棚状态实时展示和分级报警,同时可以分析列车风对钢结构雨棚的影响。系统架构包含感知层、传输层、数据层和应用层。分析实测数据表明：环境风对结构的影响受周边遮挡与建筑布局有关。结构所受日温呈昼高夜低的变化趋势,结构表面温度与环境温度相比存在时滞性,年温度变化呈夏高冬低的变化趋势。钢结构应力变化与以日为周期的温度变化关联性较强,但应力与温度不完全是线性关系,实测应力变化与仿真模拟有差距。钢桁架振动受列车风影响较大,最大风压达130 Pa;檩条跨中竖向振动加速度受檩条与钢桁架连接节点以及钢桁架竖向振动的影响。     

板梁状陡坡裂缝性状变化与地基稳定分析

近水平岩层组成的陡坡,被一组平行坡面的长大陡倾结构面切割,形成板梁状结构陡坡,其失稳模式为板梁倾倒或滑移。板梁状结构陡坡的变形失稳力学行为具有以下特征：1)长大陡倾结构面力学性状可能发生变化;2)陡坡地基岩体失稳过程更加复杂。该类陡坡地基稳定性分析需要明晰以上力学行为特征,而传统有限元强度折减法不能直接模拟。为解决此问题,以矮寨悬索桥吉首岸陡坡主塔地基为例,在工程地质分析与地质概化的基础上建立力学模型,通过将生死单元法与迭代修正法引入到传统有限元强度折减法,拟合平行坡面的陡倾溶蚀裂缝性状的变化,分析板梁状结构坡体稳定性,确定坡体失稳源与失稳过程,进而计算出塔基的稳定系数。研究结果表明：吉首岸板梁状结构陡坡可以分为3个区域,由外至内依次为紧邻陡坡的外侧岩块区、中部岩块区和主塔荷载作用下的塔基岩块区。外侧岩块区的岩体稳定系数为1.388,中部岩块区的岩体稳定系数为1.653,塔基岩块区的地基稳定系数为2.123,其稳定性依次提高。吉首岸陡坡外侧岩块区最易失稳,为坡体失稳源,塔基岩块区稳定性好。采用迭代修正法,可以描述陡坡内长大陡倾结构面的性状变化及陡坡地基岩体的递进失稳过程,扩大了传统有限...     

杆端缩尺钢桁架桥梁结构静力计算与优化分析

以某下承式铁路钢桁架简支梁桥的单榀Warren桁架为研究对象,对杆端缩尺钢桁架桥梁结构及其端部缩尺压杆进行有限元分析和用钢量优化,重点研究杆端缩尺参数对杆件内力、截面应力、结构刚度、结构弹性稳定、压杆极限承载力、最小用钢量等的影响.结果表明:杆件截面高度缩尺是最理想的杆端缩尺方案;随着缩尺幅度的增大,桁架结构的杆件轴力变化很小,但杆端次弯矩和剪力显著减小,且结构竖向刚度和弹性稳定性有所降低.通过适当提高缩尺段的钢材强度等级,端部缩尺压杆的极限承载力将不低于未缩尺压杆,并可在满足结构强度、刚度及稳定性要求的前提下,进一步通过杆件截面优化,得到比未缩尺设计更小的结构用钢量.     

简支下承式桁梁结合梁的模型试验

设计制作一个4节间下承式桁梁结合梁模型。分3个阶段10种荷载工况进行模型的力学性能试验,研究简支下承式钢桁结合梁桥的受力性能。结果表明:主桁的挠度和内力可以按平面桁架计算;桥面系中存在起控制作用的横梁,设计中应特别关注;纵梁主要受轴向拉伸和竖向弯曲作用,最大拉应力出现在每节间正中截面的下翼缘,内侧和外侧无多大区别;混凝土板的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;竖向偏载和水平偏载都不控制设计。     

钢桁梁桥面系第一体系纵向力分配情况

为了考察钢桁梁桥面系第一体系纵向力的分配情况,为钢桁梁计算的简化提供可靠依据,任取钢桁梁的一个节间进行分析。将横梁的面外变形模型简化为一个含弹性支座的三跨连续梁(桥面系中含4片纵梁)或单跨梁(桥面系中含2片纵梁)。根据弦杆和桥面系纵梁、横梁的变形协调条件,假设钢桁梁弦杆各杆轴力之比与相应平面桁架弦杆各杆轴力之比相同,推出钢桁梁桥第一体系纵梁轴力与弦杆轴力之比值的公式,并通过一个算例说明了本文公式的可靠性。计算结果表明,纵梁上的轴力远较按刚度EA之比分配的值要小,下弦杆的轴力则远较上述比值要大;桥面系参与承担纵向力的程度,由端部节间向中部节间逐渐增大。     

大跨径钢管混凝土桁架拱桥稳定性分析

对小三峡大桥主桥即中承式钢管混凝土桁架拱桥的空间稳定性进行了分析。采用Midas/civil有限元程序建立该拱桥的空间有限元计算模型,对其进行了空间稳定性计算与分析。计算结果表明:该拱桥拱肋的横向刚度较小,可以通过优化拱肋截面尺寸与改善横撑结构形式达到提高拱肋横向刚度的目的;桥面系面外刚度略小,需要加强预制小T梁与横梁的连接,同时加大边纵梁的截面尺寸并与横梁固结,以提高桥面系的面外刚度,使桥面系形成强大的梁格体系,共同抵抗外荷载的作用。     

钢筋桁架楼承板在装配式混凝土结构中的应用研究

随着我国装配式建筑逐渐进入规模化、主业化发展阶段,混凝土叠合板因其制作简单、运输方便等优点,成为装配式建筑中最为常见的预制混凝土构件,然而混凝土叠合板仍然存在受力不明确、质量通病较多等问题。钢筋桁架楼承板在钢结构建筑中广泛应用,技术较为成熟。本文从结构受力、施工运输、经济性等角度全面对比分析钢筋桁架楼承板和混凝土叠合板的优缺点。研究结果表明:钢筋桁架楼承板综合性能明显优于混凝土叠合板,在装配式混凝土结构中钢筋桁架楼承板具有十分广阔的市场前景。     

跨铁路全焊接大跨度连续钢桁粱桥设计

廊坊市光明道立交桥是一座全焊接跨京沪高铁和京沪铁路的大跨度悬索式、刚加劲弦三跨连续钢桁梁桥,通过对桥梁的静力计算、结构分析和架梁方案的计算,表明本立交桥结构受力合理、传力明确;结合桥址处的建桥环境而创新的钢梁安装方案,具有较好的稳定性和经济性。本桥设计有3个创新点：全焊接跨铁路悬索式刚加劲弦钢桁梁桥、整体钢桥面、转体施工跨中合龙法（中跨两支点相对旋转至跨中合龙）。     

铁路客站大跨叠层桁架结构受力分析

跨度52m的钢结构大跨叠层桁架是西安火车站站改工程重要组成部分。通过建立大跨叠层桁架的整体有限元模型,对整体结构进行全面的静力分析和自振特性分析。静力分析着重研究结构整体变形和应力比,分析不同荷载工况作用下结构变形特征;自振特性分析在研究叠层桁架自振特性的基础上,分析改变桁架腹杆形式对结构自振特性的影响。计算结果表明:构件的变形及应力比均满足《钢结构设计规范》(GB50017—2003)的规定,结构整体位移分布一般呈现正对称特征,大跨叠层桁架的最大位移区域位于跨中位置;大跨叠层桁架具有较低的自振频率,腹杆形式的改变对其自振频率的影响不大。     

新型大跨铁路应急钢桁梁稳定性研究

采用Ansys建立128 m新型大跨铁路应急钢桁梁的计算模型,系统分析不同工况和非线性因素作用下的结构稳定性,探讨列车荷载、风荷载、温度、初始缺陷、几何非线性和材料非线性等因素对结构稳定性的影响.结果表明:不同荷载组合形式和分布形式下,结构稳定系数和失稳模态不同,主力作用下最低线弹性稳定系数为8.093,失稳形式为局部...     

宁安铁路安庆长江大桥长期监测方案设计研究

宁安铁路安庆长江大桥主桥为双塔三索面钢桁梁斜拉桥,属于高次超静定结构,具有很强的非线性,受力情况复杂。为了及时反馈桥梁服役情况,确保线路安全运营,亟需建立一套长期监测系统。根据安庆长江大桥的主要技术特点,确定大桥的监测内容、监测方法、测点布置位置、数据采集与传输方法和预警与评估方法,形成一套针对安庆长江大桥的长期监测方案。研究成果可为我国类似大跨度桥梁长期监测方案的制定提供参考。