铁路悬索桥疲劳最不利吊索分析方法

铁路悬索桥活载在总荷载中所占比例较高,其应力幅相对公路桥更大,吊索更容易产生疲劳现象。国内对于悬索桥吊索疲劳相关理论分析较少,对于铁路悬索桥吊索的疲劳研究更是寥寥无几。本文根据我国铁路桥梁疲劳检算的设计规范和标准得出相应的疲劳荷载布载方式,结合悬索桥内力计算的特殊性,确定各吊索的疲劳设计竖向力;研究列车通过桥梁时各吊索点的纵向位移时程,确定纵向弯折的幅度。运用相应桥梁结构分析软件计算得出各吊索各部位相应荷载值,分析疲劳最不利吊索。     

预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的变形

本文通过３２片不同预应力度混凝土梁疲劳荷载作用下变形的实验研究，给出了预应务混凝土梁疲劳荷载作用下挠度计算的参考定量表达式。     

常幅疲劳荷载作用下连续组合箱梁的刚度与变形分析

首先利用折减刚度法计算连续组合箱梁在静力作用下跨中截面的挠度,然后用简化后的函数描述在两跨连续组合梁中一个梁跨的内剪跨段滑移与滑移应变的分布规律。在此基础上,将已有的界面残余滑移计算方法引入到简化后的函数中,并结合界面滑移分布规律,得到连续组合箱梁在常幅疲劳荷载作用下的变形计算方法。     

悬索桥吊索张拉及索鞍顶推降温法数值分析

研究目的:当大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁时,首次应用先斜拉,后悬索的总体施工方案,该方案中最重要的过程就是斜拉桥向悬索桥的结构体系转换。针对体系转换中吊索张拉及主索鞍顶推在数值模拟中的实现,本文应用与无应力状态控制法相通的降温法进行分析。以该方法为指导,分析模拟建成后是世界上最大跨度600 m的鹅公岩自锚式悬索桥的体系转换全过程,阐述基于ANSYS的斜拉-悬索两个缆索支撑系统耦合模型中各个关键构件的单元选取及其参数确定的方法和技巧。研究结论:通过数值模拟计算得到体系转换过程中关键构件在整个过程中的变化规律,获得结论如下:(1)利用无应力索长可以将两种独立的斜拉-悬索缆索支撑系统实现耦合模型进行体系转换研究;(2)降温法是将吊索的建模长度降温至其无应力索长来模拟吊索张拉的过程,也可以模拟将主索鞍的预偏量分步降温至接近于零而实现主索鞍的顶推;(3)本文所研究降温法适用于计算大跨径自锚式悬索桥中体系转换过程中吊索张拉和主索鞍顶推分析。     

火荷载下混凝土箱梁温度场分布与变形分析

混凝土箱形截面梁随火灾场温度的升高,高温度区会穿透混凝土薄壁层,致使箱梁的有效区域完全破坏,混凝土箱形截面的等温线分布比实心截面等温线偏高;整跨受热模式下钢筋混凝土简支箱梁跨中挠度时程曲线随荷载等级的增加呈非线性变化趋势,挠度时程曲线增大的程度随保护层厚度增加而减小,延火时间对钢筋混凝土简支梁跨中挠度有较大影响.因此,控制火灾时间或者提高混凝土保护层厚度,可有效控制火灾高温场钢筋混凝土桥梁的挠度值.     

铁路混凝土桥梁在疲劳荷载作用下正截面应力试验研究

本文通过８组２４根ＰＣ、ＰＰＣ、ＲＣ梁的疲劳荷载试验，分析了铁路混凝土桥在列车荷载作用下正载面应力增长规律及计算方法，供铁路桥规修订时参考。     

基于PLAXIS软件的深基坑变形与内力分析

深基坑变形和内力的发展变化是深基坑设计和施工中需要考虑的最为主要的一个因素,在以往的基坑设计中,往往采用较为简单的极限平衡法或者弹性抗力法来估测深基坑的变形和内力。但极限平衡法难以计算支护结构的变形,弹性抗力法又不能计算支护结构周围土体的变形。本文通过有限元方法分析支护结构和土体共同作用时对基坑变形的影响。分析结果证明:有限元方法可以通过将基坑开挖分解为若干工况,使内力和变形分析成为一个连续变化的过程,能够更好地模拟深基坑实际的应力变化状态,可为基坑设计和施工提供更加准确的参考数据。     

列车荷载作用下隧道铺底结构疲劳寿命分析

针对我国既有铁路隧道铺底结构破损严重的现状,在试验研究和数值计算确定隧道铺底结构疲劳危险部位的基础上,采用动力有限元方法计算得到列车动载作用下隧道铺底结构疲劳危险部位的弯拉应力时程曲线,而后根据疲劳累积损伤理论,采用Tepfers的混凝土单对数疲劳方程求出隧道铺底混凝土结构的使用寿命及其损伤度。计算中考虑了10 cm2、0 cm3、0 cm厚素混凝土和20 cm厚钢筋混凝土4种不同的隧道铺底工况,计算结果同模型试验结果的变化规律一致。根据计算结果得出20 cm厚钢筋混凝土铺底结构使用寿命较长的结论。     

邻近开挖对桥梁桩基变形与内力影响分析

研究目的:邻近开挖会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响高速铁路的运营品质与安全。本文通过现场原型试验,获得深厚软土地区3种开挖工况下邻近桩基的工作性状,采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行三维数值模拟,通过与试验结果的对比分析,验证计算模型与参数的合理性。基于验证后的计算模型,探讨无支护开挖主要参数(基坑宽度、边缘净距、基坑深度)对桩身变形与内力的影响规律。研究结论:(1)邻近开挖引起的桩身位移与弯矩分布范围约为设计时主动受力桩的2.1~2.8倍,劣化了桩基的工作状态,在高速铁路运营维护中应引起高度重视;(2)基坑宽度大于5倍的边缘净距时,可忽略继续向外侧加宽基坑对邻近桩基的影响;(3)当边缘净距大于30 m(相当于6倍的基坑宽度)时,开挖窄浅基坑(宽度≤5 m且深度≤3 m)对邻近桩基的影响不大;(4)桩顶水平位移、桩身最大弯矩随深宽比增加大致呈指数型增长趋势,且间距越小,其增长速率越大;(5)本研究成果可供高铁桥梁桩基设计、施工、运营维护借鉴。     

路堤荷载作用下斜坡地基侧向变形计算分析

为探究斜坡地基在路堤荷载作用下的侧向变形,在Boussinesq和Cerruti集中力下半无限体侧向变形弹性解的基础上,运用积分思想,推导出斜坡地基在路堤荷载作用下的侧向位移。将路堤荷载分解为平行于斜坡和垂直于斜坡2个方向,分别推导出地基在平行和垂直于斜坡的各种荷载下的侧向变形理论解析解,最后依据叠加原理,将平行于斜坡表面和垂直于斜坡表面的荷载引起的侧向变形进行叠加,得出斜坡地基在路堤荷载作用下的侧向变形解析解。研究结果表明:对于斜坡上侧地基的土体,水平荷载引起的侧向变形可在一定程度上减小侧向变形的峰值,但对于斜坡下侧地基土体,水平荷载引起的侧向变形则会增大侧向变形的峰值。     

循环荷载下重载铁路路基累积动应变分析

研究目的:基于山东东营某重载铁路路基工程,以重载铁路路基为研究对象,通过一系列循环振动三轴试验,探究在氯盐侵蚀和循环振动荷载双重因素耦合作用下重载铁路路基的累积动应变发展变化规律,进一步揭示路基土体变形影响因素及其规律。研究结论:(1)循环振动荷载作用下,土体累积动应变随着循环振动次数的增加而不断增大;(2)不同的动应力比下,累积变形曲线呈现出稳定型、临界型和破坏型三种类型;(3)干密度越大,土体抵抗变形的能力越强,累积动应变发展速率越小,临界动应力比越大;(4)土体的累积动应变发展速率随含水率、含盐量和振动频率的增大而不断加快;(5)围压和含水率均可以改变土体累积动应变的发展类型,随着围压的增加,路基的变形速率降低;(6)该研究成果可为重载铁路路基设计与施工提供参考。     

列车循环荷载下交叠隧道结构疲劳寿命预测分析

基于南京地铁某双线四孔交叠隧道节点,建立了四孔交叠隧道-土体系统动力计算模型,分析列车循环荷载下隧道结构动力响应,基于Miner线性累积损伤理论与FE-SAFE疲劳寿命计算软件,研究交叠隧道结构疲劳寿命,探讨列车运行速度、交叠隧道净距对交叠隧道疲劳寿命的影响.研究结果表明:四孔交叠隧道具有动力放大效应,疲劳寿命薄弱点为四孔交叠隧道中心处;距离四孔交叠隧道交叠区2倍隧道直径以外的区域动力放大效应明显衰退,对结构疲劳寿命影响已不大,定义为非交叠区;定义疲劳寿命折减系数η为交叠区最短疲劳寿命与非交叠区疲劳寿命的比值,列车行驶速度越低或交叠隧道净距越大,则η越大.     

路堤荷载下复合地基变形及荷载传递规律研究

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩 土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推出了路堤荷载作用下复合地基加固区内桩及桩周土压缩量计算的解析算式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析算式。为验证本文方法的可行性,通过算例将本文方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型实验结果进行了比较。算例及模型实验结果均表明,本文方法对分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形具有足够的精度,且该法计算工作量小,便于工程应用。     

深基坑支护结构变形及内力有限元分析

建立了有限元分析模型，并推导出单元刚度矩阵和节点力向量，详细阐述了基坑支护结构变形及内力分析的全过程。最后通过一工程实例，对计算曲线与实测曲线进行了比较。     

大跨度悬索桥抖振的概率疲劳累积损伤分析

为探讨脉动风作用下大跨度悬索桥的抖振疲劳问题,在桥梁抖振时域分析基础上,得到悬索桥构件的应力响应时程.采用雨流计数法对不同等级风速作用下的应力循环进行统计,同时假设构件疲劳寿命服从威布尔分布,得到风振的疲劳累积损伤及可靠度分析方法.最后以东海某大跨悬索桥为对象进行了详细探讨.结果表明:该桥的主缆及吊杆在脉动风荷载作用下有足够的疲劳可靠度,不会出现疲劳破坏;加劲梁在高风速下抖振疲劳损伤较大,在运营过程中,应加强对加劲梁在强风作用后的损伤检测.     

交通荷载下斜坡软基路堤变形破坏机理分析

以福州绕城高速公路东南段的斜坡软基填方路堤为研究对象,运用PLAXIS 3D软件模拟填方路堤在设计行车荷载、汽车超载、交通行车方式等条件下路基整体变形及加固桩体的内力特征。结果表明:斜坡软基填方路堤受倾斜基底的控制和不均匀软土层厚的影响,会产生较明显的侧向变形;不同的交通行车方式下路基变形破坏特征有明显差异,且软基加固桩体的应力响应规律不同,使得软基加固桩体出现拉、剪、弯等多种受力工况,体现出明显的水平受荷桩的受力特征,极大地削弱了软基加固的整体稳定性,公路汽车超载显著加剧了路基整体侧滑和加固桩体破坏的可能性。     

动荷载下软土路基变形规律研究

研究目的:为研究列车循环荷载下的路基变形特性,找出路基中土的动力特性.本文首先介绍了胶新线试验段的基本情况,从理论上分析计算了路基沉降与时间的关系,给出了路基计算模型与路基土本构方程.进而通过研究列车动荷载下的路基弹性变形与塑性变形特性,得到路基动应力衰减曲线.研究结论:(1)实际中应变波是在有限深度内传播的,一般在路基面以下5 m弹性变形很小.弹性动应变所占比例很小,不足0.06%,而且随着深度逐渐减小,所以弹性动应变对松软土路基工后沉降的贡献很小;(2)在动载试验150万次后,测得路基的塑性变形值为:级配碎石基床表层塑性变形为27.35 mm,松软土地基塑性变形为2.67 mm.动荷载对工后沉降的贡献主要体现在路基基床部分,工后沉降在列车运行1年后趋于稳定.     

竖向荷载作用下复杂群桩的变形及荷载分布

以厦深(厦门—深圳)客运专线韩江特大桥潮安县段桩基选型工程为研究背景,通过有限元软件ABAQUS进行数值仿真模拟,分析低承台超长桩在非均质土条件下承受竖向荷载时竖直桩基的荷载-沉降(Q-S)曲线、基桩荷载分担、桩体侧向受荷、承台偏移、基桩竖向变形等工作性状。结果表明:超长群桩的Q-S曲线呈缓变特征,未出现显著的转折点和陡降;在承台顶逐级施加荷载作用下在同一深度范围内桩身轴力中桩、边桩、角桩依次增大;角桩和边桩的竖向变形相似,中桩差别较大;桩身的压缩变形随桩体深度依次递减;中桩侧摩阻力与周围基桩相比较小,变化更加缓慢。     

铁路隧道衬砌结构内力的影响因素分析

以新建的200km时速双层集装箱运输的赣州至韶关铁路单线隧道衬砌断面为研究对象,借助数值模拟手段,得到了围岩压力百分比、弹性反力系数、二次衬砌厚度、浅埋隧道覆土厚度和偏压隧道地面坡对隧道衬砌内力的影响规律,其结果可为今后200km时速的铁路隧道衬砌设计和优化提供参考。