双弧形钢与销轴接触方式对横向钢阻尼装置力学性能的影响

对首次应用于商合杭(商丘—合肥—杭州)高速铁路桥梁的横向钢阻尼装置进行了有限元分析,并结合力学性能试验验证了分析结果的准确性。研究结果表明:横向钢阻尼装置的双弧形钢与销轴之间应采用滑动摩擦接触方式,同时需采取必要措施防止滑动摩擦失效,以避免双弧形钢过早遭到破坏;双弧形钢的通孔与销轴之间应设置适当的间隙,以利于横向钢阻尼装置生产安装与后期维护,提高其在工程应用中的稳定性及可靠性。     

双弧型横向钢阻尼装置试验研究与应用分析

以商合杭客运专线颍上特大桥为工程背景,对双弧型横向钢阻尼装置的应用性能进行了试验研究.结果表明:双弧型横向钢阻尼装置具有较好的滞回特性,应用双弧型横向钢阻尼装置可以降低桥梁横桥向1阶频率,减小桥梁横向地震力,提高桥梁的抗震性能,但并未改变桥梁的振型特征.     

振动台试验用横向钢阻尼装置设计与测试

为验证横向钢阻尼装置在实际桥梁体系中的减隔震性能,利用有限元仿真分析技术设计了可供振动台试验使用的小尺寸横向钢阻尼试验装置,并结合现有试验条件对所设计的试验装置的性能进行了测试,同时对振动台试验中试验装置与工装的连接方式进行了研究。结果表明,V形架阻尼元件的塑性变形能够较为均匀地分布于其弧形段,初次达到最大位移时的等效塑性应变值满足使用寿命要求的建议值;试验所得滞回曲线饱满、稳定,屈服力符合设计要求,试验后V形架阻尼元件未发生断裂。由于部分试验中试验装置与工装间的胶层发生断裂,建议在振动台试验中采用焊接。     

纵梁(肋)高度对正交异性板钢桥面系受力影响分析

正交异性板各个构件的选用关系着钢桥面系的安全性及经济性,通过有限元分析软件,建立桥面系板单元模型,对正交异性板多横梁体系纵梁、纵肋高度变化时桥面系各部分受力分析,总结纵梁(肋)高度变化对桥面板、横梁以及横梁与纵梁(肋)相交处挖孔部位受力的影响趋势,得出结论:增加纵梁高度,纵梁自身正应力逐渐增大,U肋正应力逐渐减小;横梁U肋挖孔处主拉应力增大,横肋相应处主拉应力减小,但减小或增大的幅度较小。改变T形纵梁高度,对横梁整体受力及桥面板影响甚小,可忽略不计,T形纵梁的合理取值范围为横梁高度的0.35~0.4倍;U肋高度过大或者过小,桥面板应力的均匀性均不好,且主拉应力均较大。增大U肋高度,纵梁正应力逐渐减小,U肋自身应力并未成线性变化趋势,而是呈"锯齿"形变化趋势。改变U肋高度对桥面板应力影响均较小,可忽略不计,U肋的合理高度取值范围为240~280 mm。     

E型钢阻尼支座的设计与减震性能分析

研究目的:本文介绍了E型钢阻尼支座的工作原理、设计方法、应用实例,并对其进行了有限元分析和试验室测试,验证其设计及其应用的可行性。另外对E型钢阻尼支座进行了实桥减震性能分析,分析其设计地震和罕遇地震下的相对位移和桥梁内力,验证其耗能效果。研究结论:本文对于E型钢阻尼支座的设计计算方法与有限元分析和试验室测试结果基本一致,说明该设计的正确性和可行性。实桥分析结果表明:(1)E型钢阻尼支座可有效减小简支梁桥的墩顶相对位移和墩底内力,满足抗震要求;(2)其滞回曲线饱满,说明E型钢阻尼支座的型钢耗能部件已经进入塑性阶段,且发挥了良好的耗能特性;(3)E型钢阻尼支座可有效减小桥梁的地震响应,从而保护桥梁结构避免在地震中破坏;(4)E型钢阻尼支座可推广应用于采用减隔震设计的铁路桥梁中。     

顶板横向预应力钢束对箱梁横向计算结果的影响

研究目的:研究顶板横向预应力钢束对箱梁横向计算结果的影响,给箱梁结构设计提供借鉴和帮助。研究方法:以达成线唐家渡涪江双线特大桥和襄渝线三汇镇渠江三线特大桥预应力混凝土连续箱梁为例,采用M IDAS进行箱梁横向分析计算。研究结果:通过实例分析计算得出,当顶板设置横向预应力钢束时,梁体弯矩方面:顶板、腹板顶部弯矩均明显减小,底板弯矩稍有增大;梁体应力方面:顶板处于受压状态,不出现拉应力,底板拉应力稍有增大。研究结论:合理设置顶板横向预应力钢束是非常有利的。但如果顶板横向宽度不大,且顶板结构高度不受限制时,则不必设置顶板横向预应力钢束。     

提升钢弹簧浮置板轨道稳定性的抑振调频装置研究

在轨道板上安装抑振调频装置是提高钢弹簧浮置板轨道稳定性的有效措施。基于有限元方法与车辆-轨道耦合动力学理论，建立考虑抑振调频装置的车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型，计算分析抑振调频装置刚度、阻尼和预紧力3个关键参数对钢弹簧浮置板轨道自身稳定性、减振效果及行车平稳性的影响。结果表明：抑振调频装置可有效抑制浮置板轨道振动，调节轨道板固有频率；轨道板位移频响幅值随抑振调频装置刚度、阻尼的增大呈指数规律减小，受预紧力影响不明显，当刚度在0～10 kN·mm^-1、阻尼在0～100 kN·s·m^-1范围变化时，抑振调频装置的调节效果显著且易实现；增大抑振调频装置的刚度、阻尼和预紧力均可有效降低轨道系统和车辆的振动加速度，但各自的作用不同，刚度最为明显，其次是阻尼，预紧力较小；在钢弹簧浮置板轨道上设置刚度为6.5 kN·mm^-1、预紧力为2 kN、阻尼为60 kN·s·m^-1的抑振调频装置后，基底加速度较减振扣件轨道和未安装抑振调频装置的浮置板轨道分别降低了74.5%和15.6%，有效提高了轨道系统的稳定性。     

铁路钢混梁装配式桥面板受力特征计算分析北大核心

为探索铁路钢混梁装配式桥面受力性能,建立装配式钢混梁桥面板有限元模型,从而对比分析铁路荷载作用下整体现浇和预制装配式桥面板的受力特征,分析装配式桥面板长度、宽度、厚度、主梁横向间距等参数对桥面板受力特征的影响。结果表明:装配式钢混梁桥面板采用预制装配方式后结构纵桥向正、负弯矩变化较小,但横桥向正、负弯矩显著减小;预制板长度增加,预制板横桥向正弯矩、负弯矩绝对值增大,纵桥向负弯矩增大;预制板宽度增加,横桥向正弯矩、负弯矩,纵桥向负弯矩均增大;预制板厚度增大,横桥向负弯矩、纵桥向负弯矩均增大,纵桥向正弯矩减小;主梁横向间距增加,横桥向正弯矩增大,横桥向负弯矩减小,纵桥向负弯矩增大。各因素影响程度依次为:预制板宽度>主梁横向间距>预制板长度>预制板厚度。     

新型波形钢腹板组合箱梁畸变效应

为研究新型波形钢腹板（CSW）组合箱梁的畸变效应,以板梁框架法和位移法为基础,建立单箱多室新型CSW组合箱梁的畸变控制微分方程和边界条件,得到畸变正应力解析解,并采用有限元法检验推导结果的正确性。应用推导结果对比分析新型CSW组合箱梁与传统CSW组合箱梁的畸变性能,以及截面高度、箱室宽度和钢底板厚度对新型CSW组合箱梁畸变效应的影响。结果表明：解析解计算得到的畸变正应力与有限元模型计算的结果吻合较好,畸变角的变化规律与有限元模型计算结果一致;与传统CSW组合箱梁相比,新型CSW组合箱梁的畸变翘曲刚度减小了38.89%,畸变框架刚度减小了71.84%,抗畸变能力减弱;随着截面高度和箱室宽度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角和跨中畸变双力矩均逐渐增大,且箱室宽度的影响更为明显;随着钢底板厚度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角逐渐减小,跨中畸变双力矩逐渐增大。     

高速列车油压减振器阻尼特性仿真及研究

为进行高速列车油压减振器阻尼特性的仿真研究,依据活塞孔径设计值和阻尼阀设计参数,在液压计算软件Msc.easy5中建立二系横向油压减振器的液压系统模型。通过仿真计算与试验数据对比,验证减振器液压控制模型的实际可用性。抽取液压系统模型中活塞复原阀、流通阀孔径和底座补偿阀弹簧刚度等阀系设计参数,进行分析研究。结果表明:改变活塞常通孔孔径对阻尼性能影响较大,阻尼变化最大均出现在压缩行程,阻尼力上升了1.631kN,最大上升幅度约109%;压缩行程、复原行程产生的力值受活塞流通阀、复原阀系参数影响较大,力值最大变化幅度为0.312kN;补偿阀弹簧刚度增加会导致示功图出现畸形,提出了解决的方法。     

悬挂参数对悬挂式单轨车横向稳定性影响分析

研究目的:为分析悬挂式单轨车辆通过曲线时的横向稳定性问题,基于国内某型悬挂式单轨系统,采用多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的车-线系统动力学模型,以车体和摇枕为主要研究对象,探索车辆横向偏角在不同减振装置参数下的变化特性。研究结论:(1)横/垂向减振器阻尼、空气弹簧水平/垂向阻尼参数的变化对悬挂式单轨车体和摇枕的横向晃动几乎没有抑制作用;(2)降低空气弹簧水平刚度有利于减缓车辆的横向晃动,而减小垂向刚度会进一步增大晃动的可能性;(3)若考虑在摇摆减振器处并联钢弹簧,其刚度的增加有利于减小车体和摇枕的最大横向偏角,而摇摆减振器阻尼的增大则侧重于减少车体和摇枕的振动周期数,因此应综合考虑摇摆减振器阻尼、刚度参数设计,以有效提升旅客舒适度体验;(4)本研究成果可为悬挂式单轨车辆悬挂参数优化及线路设计提供一定的参考。     

E型钢支座对铁路简支梁桥隔震效果研究

以某铁路不同墩高的8跨简支梁桥为例,基于大型有限元分析程序SAP2000,分别建立了各跨简支梁桥的未隔震模型及采用E型钢阻尼支座进行减隔震的计算模型。采用了七条实际地震波作为激励进行了动力时程响应计算并进行统计对比分析。分析结果表明,对于不同墩高的桥墩,E型钢阻尼支座的隔震效果随着桥墩高度的增大,墩底弯矩和墩底剪力的隔震率逐渐减小;采用相同参数的E型钢阻尼支座时,不同高度的桥墩隔震效果有明显差异,因此在工程设计中,针对不同高度的桥墩应采用不同参数的E型钢阻尼支座,以达到优化的减隔震效果。     

双哑铃形钢管混凝土拱圈受力性能分析

以西溪河大桥为工程背景,利用有限元软件MIDAS CIVIL对双哑铃形钢管混凝土拱圈进行仿真分析。首先分析了不同荷载作用下拱圈的竖向位移,然后改变双哑铃形截面结构参数(腹板间距与盖板间距),分析两结构参数对于拱圈挠度的影响规律。研究结果表明:双哑铃形拱圈拱顶节点对荷载敏感性较强,并由拱顶向两侧递减;腹板间距与拱圈节点竖向位移基本呈线性关系,间距增大时拱圈下挠减小;盖板间距与双哑铃形拱圈挠度不呈线形相关,当盖板间距在840~850 mm时拱圈下挠较小,有利于拱圈结构性能发挥。     

体外预应力加固钢转向装置参数分析

为研究体外预应力加固细部构造参数对钢转向装置受力性能的影响,运用ANSYS软件建立某预应力混凝土连续梁桥钢转向装置的细部构造计算模型。通过控制不同的参数组合,在ANSYS软件中分析,得到对应的转向钢管的应力极值和位移极值。研究结果表明:钢管壁厚从5 mm增加到7 mm时,钢管应力和变形减小幅度较大,从7 mm增加到9 mm时,应力和变形减小幅度较小;钢管长度从600 mm增加到800 mm时,钢管应力减少较明显,从800 mm增加到1 000 mm时,应力变化不明显;内穿钢管距外套钢管两端的距离从0 mm增加到40 mm时,钢管应力和位移变化幅度较大,从40 mm增大到80mm时,应力和位移的变化幅度很小;体外束竖弯角度从3°增加到7°时,钢管应力增大约2.3倍。研究结果可为类似工程转向装置的设计优化提供参考。     

兰新二线风区槽形梁设计分析

结合兰新二线风区16 m槽形梁的设计,进行三维有限元结构分析。受高速铁路建筑界限的限制,本结构受压区宽度较小且两侧腹板应力分布不均匀,施工吊装时腹板上缘容易受拉破坏,运营阶段容易受压破坏;受线间距限制,活载偏向内侧,对宽度较小的内侧腹板更加不利。采用实体单元建立模型,通过桁架单元模拟预应力效应,分析ZK标准活载下槽形梁的空间特性,研究结论为:全桥纵向为全预应力结构,不适用杆系结构进行分析,道床板横向存在拉应力,最大值在支点下缘,应采取增加端横梁或配置受力筋措施,槽形梁竖向刚度满足设计规范要求,腹板限制了道床板的横向弯曲,减小了中线处的横向弯矩。     

独柱双支撑连续箱梁桥横向抗倾覆稳定性分析

以三跨独柱单、双支撑连续箱梁为基本结构,针对不同曲线半径、不同边墩支座间距的桥梁建立有限元模型,研究2种结构边墩支座最小反力变化规律,进而分析独柱双支撑连续箱梁桥横向抗倾覆性能及相对于独柱单支撑的改善情况。数值仿真结果表明:边墩支座间距越大,独柱双支撑式桥梁横向抗倾覆能力越强;相对于独柱单支撑式桥梁,独柱双支撑能够很大程度增强梁体的横向抗倾覆稳定性,桥梁曲线半径较小且边墩支座间距较小时效果明显;合理使用独柱双支撑结构形式,适当增大边墩支座间距,可较大程度地提高桥梁横向抗倾覆性能。     

高速铁路CFG桩桩板复合地基工后沉降数值模拟

基于典型段体积元,建立三维有限元模型,通过数值模拟计算分析高速铁路CFG桩桩板复合地基工后沉降（简称＂工后沉降＂）及其影响参数。结果表明：桩底部处有明显的下刺入现象,桩顶由于褥垫层较薄且其模量较大而使刺入不明显;桩长的增加可以有效减小工后沉降,它是决定工后沉降大小的主要参数之一;当桩体模量达到10 GPa时,若再继续增大,对工后沉降的影响不大;在3-6倍桩径范围内,桩体间距宜取较大值作为设计桩体间距,在此设计间距范围内工后沉降变化不大,且方便施工,节约造价;一定厚度（0.2-0.4 m）和模量（120-200 MPa）的褥垫层可以有效调节桩体的刺入现象,减小工后沉降的发生;钢筋混凝土板模量对工后沉降的影响与桩体模量相同,其厚度不宜小于0.4 m;路堤高度不是决定工后沉降的主要参数。     

单箱双室波形钢腹板连续刚构桥横隔板间距研究

为有效控制单箱双室波形钢腹板连续刚构桥的畸变和翘曲效应,通过建立空间有限元模型,研究横隔板间距和数量对偏心荷载作用下箱梁翘曲和畸变纵向正应力的影响规律,并对比分析单箱双室和单箱单室箱形结构在不同横隔板间距下畸变和翘曲纵向正应力的变化规律。计算结果表明:布置横隔板可以有效减少翘曲和畸变纵向正应力;与单箱双室截面相比,单箱单室截面翘曲正应力更大,设计时应减小横隔板间距。计算了不同高跨比和高宽比连续刚构桥的合理横隔板间距,并拟合出其经验公式。将该公式得到的横隔板间距与实际桥梁和现有经验公式得到的横隔板间距进行比较,验证了其精确性。     

重载铁路弹性支承块式无砟轨道轨距保持能力计算分析

弹性支承块式无砟轨道结构整体弹性较好,有利于降低轮轨相互作用力并减缓对隧道基底的振动冲击,是重载铁路长大隧道内较为适宜的轨道结构形式。但弹性支承块式无砟轨道采用两个独立的弹性块体支承钢轨,其保持轨道几何状态,尤其是保持轨距的能力相对较弱。本文通过有限元模型计算,结合室内相关试验结果,研究分析了重载条件下弹性支承块式无砟轨道轨距保持能力的影响因素。结果表明:增大支承块的长度、宽度以及埋深,可减小支承块横向间距扩大、轨距扩大、钢轨转角和支承块转角;当支承块埋深不变时,增大支承块高度对轨距扩大、钢轨转角及支承块转角的控制不利;增大支承块套靴侧向刚度,可减小支承块横向间距扩大、轨距扩大、钢轨转角和支承块转角;增大轨下垫板刚度和支承块下垫板刚度,轨距扩大不断减小,但轨下垫板刚度的增加主要是降低钢轨转角,对支承块的几何状态影响不大,而支承块下垫板刚度的增加主要是降低支承块横向间距扩大,对钢轨转角的影响较小。     

高速列车车端减振装置的研制

车端阻尼可以有效地衰减车辆的摇头和侧滚振动,改善高速列车的横向平稳性.由于相邻车端的纵向和横向位移较大,直接加装车间阻尼器有很大难度,需要设计合理的杠杆机构以减小阻尼器的行程和节点偏转角度.现介绍了这种新型车端减振装置的研制过程,并对该装置的作用效果进行了试验对比.