城市轨道交通连续U梁截面受力分析与优化设计

轨道交通高架线是城市快速轨道交通线路的首选形式。U形断面的桥梁结构外形美观、结构经济、施工方便,是近年来快速发展的一种新结构形式。以青岛地铁人民路节点桥连续U梁设计为依托,对现有连续U梁截面进行优化。利用BSAS程序,通过建立平面杆系模型对2种不同截面的连续U梁进行计算对比,得出2种截面下全桥的变形和受力。在Midas中建立有限元实体模型,对优化截面连续U梁计算结果进行复核对比,发现通过优化连续U梁中支点截面特性,变相增加腹板高度,可以有效改善全桥纵向正应力及竖向变形,使全桥结构受力更科学合理,同时大大减少了预应力钢束数量,节约了成本。     

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。     

T形截面梁的应力与挠度计算

在初等梁理论平截面假定基础上,对宽翼缘T梁的翼缘板和腹板各附加一个广义位移函数U1(x)和U2(x),以考虑翼缘板和腹板平面内剪切变形对其纵向位移的影响。根据最小势能原理,建立宽翼缘T梁竖向弯曲的控制微分方程及边界条件。运用该方法进行一简例分析计算。结果表明,该方法对宽翼缘T梁的应力和挠度计算有很好的改进。     

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。     

GFRP筋混凝土T型梁正截面抗弯承载力研究

为研究GFRP筋T型截面梁的承载力和设计方法,以现有GFRP筋矩形截面梁、钢筋混凝土T型截面梁的理论为参照,推导GFRP筋混凝土T型截面梁承载力的计算公式。与钢筋混凝土梁的计算方法不同,GFRP筋混凝土梁是以平衡配筋率作为判断破坏模式及进行后续计算的关键。应用该公式,通过若干组计算,对3种不同截面情况下,GFRP筋混凝土T型梁与钢筋混凝土T型梁的承载力,进行交叉对比。上述计算公式表明,由于GFRP筋弹性模量较低,因此平衡配筋率较小,用于钢筋混凝土梁的截面,通常并不符合GFRP筋处于平衡破坏配筋范围的要求,以致无法满足承载力。这一点与计算结果是一致的,从侧面验证了该公式的正确性。     

城市轨道交通U型梁开洞设计研究

U型梁在青岛市轨道交通13号线工程得以大规模应用,为实现电缆上桥,本工程采用U型梁外侧腹板及底板开洞穿缆设计方案,避免了采用连续箱梁电缆上桥,实现了景观和谐统一。文章对U型梁开洞设计进行了平面杆系模型及空间实体单元模型计算分析,并与标准U型梁进行了对比分析,结果表明,U型梁开洞设计合理,结构受力及安全性满足限值要求。     

轨道交通复合截面连续 U 梁桥 设计与施工

上海市轨道交通 17 号线在国内首次采用预应力混凝土 U 型+箱型复合截面连续梁桥,设计中针对常规 U 型截面梁适用跨径有限,难以用于大跨连续梁桥的难题,提出箱型截面与 U 型截面上下组合形成的复合截面, 通过有限元方法分析研究截面的力学特性,明确其设计方法及控制指标,并应用于主跨跨径 70 m 的连续 U 梁桥。 采用预制节段悬臂拼装,施工周期短,对周边环境影响小,施工质量优良,经济效益显著。施工期间的应力跟踪 监测以及成桥后的静载试验结果表明：连续 U 梁桥的设计合理、施工可靠、结构安全。     

弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法

基于弯-剪-扭复合作用下U形薄壁混凝土梁的试验和数值模拟参数分析研究成果,提出U形梁约束扭转内力翘曲弯矩Mω和翘曲扭矩Tω的等效方法,进而提出弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法.对考虑扭转翘曲、不考虑扭转翘曲2种情况下的设计内力和计算极限荷载的结果进行对比分析.结果 表明:2种情况下所得到的设计...     

轨道交通高架U型梁结构优化设计研究

由于建筑高度低、降噪性能好、空间利用率高等优点,U型梁在轨道交通高架桥中广泛应用,但对其结构性能的研究相对较少。基于Abaqus6.14-1的优化模块,依托某实际U型梁项目,首先采用拓扑优化的方法,在保证列车行驶空间等必要功能要求的前提下,以应变能最小为目标函数、体积限值等为约束条件,研究不同支承条件下轨道交通30 m标准跨径简支高架U型梁的最优结构形式。对拓扑优化结果进一步采用形状优化,以消除截面应力集中的影响。结果表明:对于上承式桥梁,当支座间距较小时,优化结果类似于小箱梁,当支座间距较大时,优化结果类似于T梁;对于下承式桥梁,其拓扑优化形态比较接近于实际项目的 U型梁设计方案。经形状优化后,局部应力降为原数值的71.39%,应力集中明显改善。结果还表明,连续体结构拓扑优化技术可有效地运用于桥梁结构的方案设计。     

城市轨道交通高架线U型梁降噪理论与测试

通过对比传统箱型梁与U型梁的特点,分析传统箱型梁噪声治理存在的问题,提出U型梁降噪的基本原理及具体措施。同时,采用不同的方法对U型梁的降噪效果进行计算分析与模拟预测,并通过工程噪声测试进行验证。在城市轨道交通建设中,推广应用建设与运营成本低、安全风险小、环保的高架线路及高架技术成为一个重要的研究方向。     

城市轨道交通单线连续U梁设计

以济南市轨道交通1号线工程为依托,对城市轨道交通单线连续U梁进行精细化设计.单线连续U梁为国内轨道交通项目的首次应用,采用三跨连续结构,主跨45 m,主桥全宽仅5.6 m,最小曲线半径795 m,设计难度较大.设计方案将连续结构体系与标准U型梁相结合,在标准U型梁断面的基础上对支点断面进行改造,使单线连续U梁外形与1号...     

减振垫刚度变化对U型梁桥系统振动及结构噪声的影响研究

为了研究隔离式减振垫垂向刚度对U型梁桥结构振动及噪声的影响,采用多体动力学和有限元联合仿真的方法建立基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道-桥梁刚柔耦合动力学模型,并将理论计算结果与以往文献对比,验证了模型的有效性。基于该模型计算了减振垫垂向刚度不同情况下的桥梁系统振动及噪声响应。结果表明:随着隔离式减振垫垂向刚度的增大,钢轨和轨道板的振动响应都有不同程度的减小,但桥梁结构的振动响应被放大,轨道结构和U型桥梁的振动幅值先是产生明显变化,随后逐渐趋于平缓;隔离式减振垫垂向刚度增加会增大桥梁结构二次噪声,所以应该选取较小的隔振垫刚度以达到抑制U型梁桥结构二次噪声的目的,但过小的垂向刚度可能会放大40 Hz以内低频区域的结构噪声。综合U型梁桥系统振动及结构噪声的计算结果,考虑到工程成本,用于高架结构的隔离式减振垫垂向刚度取为0.067N/mm~3较为合适。     

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。     

先张法预应力混凝土U型粱预制场工艺设计

先张法预应力混凝土U型梁是一种较为先进的梁型,制梁场建设是u型梁建造的基础工作。结合制梁场设计经验,对u型梁预制工艺流程、规划关键参数确定、规划与平面布置、主要土建结构物设计等组成的工艺设计技术予以论述,以求达到技术先进、经济合理、安全适用的制梁场建设目标。     

武汉市地铁车站结构的三维地震响应分析

选取武汉市一地铁车站结构,采用FLAC3D软件建立其三维计算模型,研究100年超越概率为10%的武汉人工波作用下地铁车站结构的三维地震响应.计算结果表明:离车站结构端部1.5倍车站结构宽度的横断面可简化为平面应变问题考虑;车站结构纵向跨中的横截上结构内力及变形均最大,因而按平面问题计算的结构进行结构设计,结构是偏于安全的;地震荷载对柱端弯矩的影响最大,其次是侧墙,对板的影响最小.该研究成果可为武汉市地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

轨道交通预制U形梁力学性能研究

以青岛蓝色硅谷城际轨道交通高架桥预制U形梁为工程背景,运用有限元方法对比分析先张法和后张法预制U形梁内力、应力状态及变形3方面的力学性能。对先张法和后张法U形梁进行静载试验,详细分析试验荷载下U形梁的刚度及抗裂性等指标。结果表明,先张法预应力U形梁力学性能优越,具有推广应用潜力。     

悬臂浇筑连续梁墩梁临时固结及计算分析研究

研究目的:墩梁临时固结是悬臂浇筑法保证梁体施工过程中抗倾覆稳定的重要措施,目前在进行临时固结设计时采用的计算模型不一致,造成临时固结设计存在较大差异。结合实际连续梁桥临时固结的设计,建立两种临时固结计算模型,分析计算结果的差异,从而给出合理选取墩梁临时固结计算模型的建议。研究结论:(1)不同模型间计算结果差异较大,若采用不合理模型,一方面将造成临时固结所承受的计算压力过大,导致临时固结设计截面尺寸过于庞大;另一方面造成临时固结所受的计算拉力过小,导致临时固结设计钢筋配置不足,结构处于不安全状态;(2)合理采用计算模型,获得正确的计算结果,在确保结构安全的前提下有利于节约成本;(3)本研究成果可用于连续梁墩梁临时固结的设计。     

极限状态法与容许应力法铁路大跨连续梁设计对比分析

铁路桥涵设计规范的基本理论正在从容许应力法向极限状态法转轨,通过对主跨100 m连续梁采用极限状态法和容许应力法进行正截面抗弯强度、正截面抗裂性和斜截面抗裂性等结构控制因素的对比分析,校核铁路桥涵极限状态法设计规范的适用性,并对铁路桥涵极限状态法设计规范的部分内容提出修改建议。对比结果表明:两种方法的安全储备基本接近,采用容许应力法进行设计更为保守。研究结果对铁路规范的转轨工作具有一定的参考作用。     

无碴轨道道岔区轨下基础受力分析

研究目的：本文以遂渝线12号无碴道岔道床为例，对12号无碴道岔的轨下基础受力和变形特性进行了分析，为无碴道岔道床的设计提供参考。 研究方法：根据多重叠和梁理论，运用有限元方法建立了无碴轨道道岔区轨下基础受力模型，针对无碴轨道板之间接触条件的特点，对无碴轨道道岔区轨下基础受力进行了分析。 研究结果：在同样荷载条件下，板层之间无紧密连接的无碴轨道的板层拉应力要大于板层有紧密连接结构的拉应力；当道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大。 研究结论：通过建立无碴轨道岔区道床有限元模型对岔区道床在列车荷载作用下的轨道响应进行了探讨，并分析计算了岔区分开式道床和连续式道床的道床板截面最大弯矩供设计时参考。道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大，故道床设计时可针对分开式道床和连续式道床的特点进行合理选用。