重载条件下单双线钢桁梁桥静动力性能对比试验研究

为研究64 m跨度单双线钢桁梁桥在重载运输条件下的差异性和适用性,采用静力分析计算、静载试验和运营性能试验相结合的方法,开展钢桁梁桥静动力性能对比研究。结果表明:重载运输条件下,单双线钢桁梁桥活载作用下的安全储备量均有所降低,单线钢桁梁桥应力及挠度校验系数大于双线桥,单双线桥的竖向刚度都较小,安全储备不足;单双线钢桁梁桥均产生较大的振动和变形,单线桥跨中横向振幅、加速度以及动挠度均大于双线桥;单双线钢桁梁桥的静力、动力性能指标基本上都满足相关规范要求和目前重载条件下的运营要求,但竖向和横向刚度偏弱,安全储备低,振动加剧,需进行加固改造以适应30 t及以上轴重重载运输要求。     

填充长度对部分填充混凝土钢桁梁桥力学性能的影响分析

部分填充混凝土钢桁梁桥作为一种新型桥梁结构形式,在大跨度组合钢桁梁桥中得到了实际应用。以天津某部分填充混凝土钢桁梁桥为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立其有限元模型,定义填充长度与中跨跨度之比为混凝土填充系数,系统讨论了填充系数对钢桁梁桥位移、应力和动力特性等力学性能的影响。结果表明,部分填充混凝土能减小钢桁梁桥的竖向位移,减小钢桁梁桥下弦杆的应力,增加钢桁梁桥的刚度,提高其承载力;填充系数对桥梁位移、应力和动力特性的影响不尽相同,设计时应综合考虑选择填充长度。     

新洋港斜拉桥钢桁梁合龙精度敏感性分析

大跨度钢桁梁合龙过程中受到自重和其他荷载作用钢桁梁跨中变形较大,精准合龙较困难。本文以新洋港斜拉桥钢桁梁合龙施工为研究对象,通过理论计算和受力分析,探讨影响钢桁梁合龙精度的敏感性因素。为了防止钢桁梁合龙时内力及变形过大而影响工程结构的安全,应用MIDAS/Civil有限元软件对钢桁梁跨中纵向、横向、竖向受力和位移进行了模拟分析。结果表明:采用斜拉索索力调整、压重、导链对拉及顶拉等主要方法调整相应方向的位移,同时辅以使用长圆孔、合龙铰等措施,能够实现钢桁梁的精准合龙。     

大跨简支钢桁梁桥-轨道系统地震响应特性研究

客货共线铁路大跨简支钢桁梁桥具有跨度大、活载重等特点,本文以156m简支钢桁梁桥为例,建立考虑相邻桥梁、路基和梁轨间非线性滞回特性的大跨简支钢桁梁桥-轨道系统仿真模型,分析纵向行波效应和竖向地震作用下大跨简支钢桁梁桥-轨道系统动力响应特征,探讨震前温度变化对系统地震响应的影响规律。研究表明:行波效应使钢桁梁桁架轴力、梁端相对位移及钢轨应力显著增大,对大跨简支钢桁梁桥和桥上无缝线路的抗震均有不利影响,轨道结构的存在进一步增大钢桁梁桁架轴力响应;桁架轴力响应对视波速极为敏感;钢轨应力随视波速增大而逐渐减小,并趋于一致激励下响应;震前温度变化对轨道应力影响显著,应予以考虑;对本桥而言,与顺桥向激励相比,竖向激励下桁架最大轴力增大1.5倍(拉)和0.8倍(压),钢桁梁段钢轨应力最大值减小42%。     

双线铁路整体节点下承式钢桁结合梁设计研究

结合跨径为96m的双线铁路下承式钢桁结合梁设计实例,对简支钢桁梁与连续钢桁梁进行了分析比较,介绍了连续钢桁梁的优缺点。对两种钢桁梁桥分别进行了空间受力分析,按照规范对各构件分别进行了强度、稳定性以及疲劳检算等其它方面的相关检算,并计算分析了两种结构的动力特性。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度设计及取值研究

研究目的:通过统计国内外已建成并安全运营的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度参数,参考国内外现有规范,结合铁路斜拉桥的刚度特点,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度指标。在此基础上,通过车桥耦合振动的分析方法,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥高跨比、宽跨比对车辆与桥梁的动力响应影响,提出大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度取值范围。研究结论:(1)结合已建成的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥及现有规范,考虑荷载差异,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度可适当偏低,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向挠跨比设计值可取为1/500~1/800;(2)设计风速时横向挠跨比可放宽到1/1 000~1/2 000,可行车风速下横向挠跨比限值按规范取为1/4 000;(3)桁架高跨比可取为1/25~1/40,桁架宽跨比可取为1/25~1/35;(4)本文研究成果对今后大跨度铁路斜拉桥初步设计工作具有一定的指导意义。     

正交异性板道砟桥面钢桁梁设计

以96 m正交异性板道砟桥面钢桁梁为研究对象,根据主桁下弦杆为拉弯构件的受力特点,设计中适当增大主桁下弦杆的竖向抗弯刚度。通过取消传统的钢混组合式道砟槽板,采用新型MMA防水体系+CAP轻质垫层+钢挡砟墙桥面系布置,减小二期恒载30%以上,有效减小了主桁用钢量。为了解决正交异性钢桥面板活载加载计算工作量大的问题,提出了正交异性板桥面系虚拟影响面加载法。钢桁梁的各项刚度指标分析结果表明:本桥具有较大的整体刚度,满足200 km/h的列车行车速度要求。结合桥址实际情况,在钢桁梁小夹角上跨既有铁路状况下,采用转体施工法进行钢桁梁架设。     

车辆参数对铁路连续钢桁梁桥竖向有载自振频率的影响

车辆轮对簧下质量、车辆轮对悬挂弹簧刚度、车辆长 度、车体质量等对3×64m铁路连续钢桁梁桥竖向有载自振频 率都有影响,而列车的行车速度对桥梁竖向有载自振频率没有 影响。所得结论与简支梁桥一致。     

部分填充混凝土钢桁梁桥车激响应分析

以天津海河部分填充混凝土钢桁梁桥为研究对象,采用ANSYS有限元软件,建立了桥梁和汽车有限元模型,利用生死单元技术实现了车桥耦合振动的数值仿真,采用Newmark-β法求解其动力响应。在此基础上,分析探讨不同桥面等级和车速等因素对部分填充混凝土钢桁梁桥动力响应的影响。结果表明:部分填充混凝土能有效增大钢桁梁桥的竖向刚度,提高桥梁承载力;桥面等级对部分填充混凝土钢桁梁桥车激响应影响较大,等级越低,动力响应增幅越大;提高车速并不能大幅降低部分填充混凝土钢桁梁桥的动力响应。     

列车通过钢桁梁桥时动力响应分析

研究目的:随着列车速度不断提高,对既有线上钢桁梁进行动力分析,对于正确地进行铁路桥梁的设计以及既有线路的维修加固有重要的参考意义.研究结论:将列车--钢桁梁桥视为一个整体系统,由弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的对号入座法则,导出了车桥系统的振动方程,此法比一般的有限元法更方便.计算了DF4机车牵引25辆C62货车和DF11机车牵引18辆客车以不同的速度通过某简支钢桁梁桥的振动响应.通过分析,其行车安全有保障,舒适度指标和车辆平稳性指标均达到合格以上.说明该桥具有足够的横、竖向刚度.     

铁路钢桁梁桥结构校验系数研究

以2座铁路钢桁梁桥的试验数据为基础,介绍钢桁梁结构校验系数通常值的适用条件及其特点,研究桥梁的理论内力和变形与平面、空间计算模型的相关性,分析钢桁梁挠度实测校验系数,杆件和纵、横梁应力实测校验系数的特征,提出利用实测的应力、挠度和结构校验系数定量评价桥梁强度和刚度的方法。研究结果表明:钢桁梁桥检定试验宜采用空间模型计算杆件的内力和结构变形,并由此得到结构校验系数;现有简支钢桁梁的结构校验系数通常值不适用于连续钢桁梁;采用结构校验系数换算求得设计活载下的杆件应力和桥梁挠度,可较为准确地评价桥梁结构的强度和刚度。研究结论可供相关单位桥梁检定和规范修订时参考。     

铁路连续梁桥竖向有载自振频率研究

采用车-桥系统相互作用的计算模型,对连续梁桥竖向有载自振频率进行了推导计算,并计算了当20辆相同参数的提速客车通过3×64 m铁路栓焊下承式连续钢桁梁桥、3×40 m铁路上承式连续钢板梁桥以及40 m 4×72 m 40 m部分预应力混凝土连续箱形梁桥时,车-桥系统的竖向有载自振频率。结果表明,当桥上满布车辆时,连续梁桥的竖向有载自振频率呈周期性变化,并且有载自振频率与无载自振频率的最大偏差随梁本身质量的增大而减小。     

半穿式钢桁梁桥与列车系统空间振动分析

提出了一种研究半穿式钢桁梁桥与列车系统空间振动的分析方法.桁梁模型可考虑横向弯曲、竖向弯曲、扭转、畸变以及纵向振动变形的影响,列车由一系列弹簧、阻尼器相连的多刚体模型来模拟.采用计算机模拟方法,计算了提速列车以不同车速通过40 m半穿式钢桁梁桥时的空间振动响应,检算该桥是否具有足够的刚度及良好的运营平稳性,所得结果可供决策部门参考.     

客运专线大跨度、大吨位钢桁梁顶推架设技术及应用

从建设完毕和正在建设中的铁路客运专线桥梁来看,跨线钢桁梁具有跨度大、吨位高、安装精度高等特点,由于条件限制,上部结构采用钢桁梁,其架设一般采用顶推技术。以多条客运专线顶推技术积累为依托,结合京沪高速铁路某84 m跨钢桁梁顶推典型工程实例,对客运专线钢桁梁顶推技术进行综合分析和论述,根据架设方案模型的建立和各工况的计算结果,介绍了整体顶推特种长导梁、滑道及顶推系统的设计,采用该法可较好地解决客运专线大跨度钢桁梁跨越公路、铁路等的架设难题。     

多跨简支拱型钢桁梁桥顶推拖拉监控技术

以京张高速铁路官厅水库特大桥多跨长联拱型钢桁梁架设施工为研究对象,采用数值计算和现场测试相结合的方法,开展大桥顶推拖拉施工全过程监控技术研究。首先,采用MIDAS/Civil建立多跨长联拱型钢桁梁桥各施工阶段的有限元模型,分析各主要工况下的结构受力状态并提出相应的测点布置和监控方法;其次,采用弦式应变传感器系统、全站仪和精密水准仪对钢桁梁桥拼装、拖拉和落梁全过程进行现场监控;最后,对数值计算结果和现场实测结果进行深入对比分析。研究结果表明:多跨长联拱型钢桁梁桥施工过程中主桥结构实测的应力、挠度、轴线和临时支墩受力、变形以及成桥后的结构线形及受力均满足计算和设计要求。     

大准线黄河特大桥(96+132+96)m钢桁梁检定试验研究

大准线是运煤重载铁路,运营列车轴重25 t,万吨编组,最高行车速度80 km/h。线路上的黄河特大桥钢桁梁为(96+132+96)m三跨连续式、无竖杆刚性桁梁柔性拱组合体系结构。2011年对黄河特大桥钢桁梁进行了静动载试验,并将本次试验结果与以前测试结果和仿真计算结果进行了对比。静载试验结果表明:钢桁梁在中-活载和恒载作用下,上下游2片主桁受力较均匀;桥梁承载力和竖向刚度符合设计标准,满足使用要求。动载试验表明:桥梁自振频率与成桥时基本一致,说明运营至今桥梁整体性能和技术状态变化较小;实测桥梁杆件动力响应较小,动力性能良好。     

钢桁梁桥上无缝线路空间耦合模型研究

由于钢桁梁桥的桥梁结构和桥上无缝线路的轨道结构具有特殊性,不能使用简单的桥上无缝线路计算模型,为了更好地分析其受力与变形,以某8×33.7 m栓焊简支桁梁桥上无缝线路为例,采用ANSYS有限元软件建立了桥上无缝线路空间耦合模型。该模型充分考虑了钢桁梁桥纵梁、横梁、桁杆、桥墩和无缝线路钢轨、扣件、轨枕等的细部结构,及各部件对整体力学特性的影响,可以计算钢轨及桥墩在温度荷载和车辆荷载作用下所产生的附加力,也可以对梁缝纵向变化量、钢轨横向变形、桥梁竖向挠度等进行计算。     

风撑对半穿式应急钢桁梁面外稳定性的影响研究

为探析风撑对半穿式应急钢桁梁面外稳定性的影响，通过理论推导给出风撑轴力、半框架侧向位移计算公式，并以某56 m跨半穿式应急钢桁梁为研究对象，分别采用有限元法、本文方法和规范方法进行计算，对比验证理论推导的正确性和合理性，以及规范方法中忽略风撑影响的不合理性；开展面外稳定参数影响分析，探讨风撑的作用机理以及风撑面积、风撑夹角对半穿式应急钢桁梁稳定性的影响规律。研究表明，半穿式应急钢桁梁稳定分析中应充分考虑风撑的作用，忽略其影响不利于轻量化设计；参数影响分析表明，风撑轴力、半框架侧向位移、上弦杆侧向支撑刚度以及结构整体稳定性均随风撑面积和风撑夹角的不同而变化。对于本文算例，综合考虑各种因素，建议风撑面积取为腹杆面积的20%～50%,风撑竖向夹角取15°～35°,可显著提高上弦杆侧向支撑刚度，线弹性稳定系数提高18%～32%,风撑对半穿式应急钢桁梁面外稳定性的改善最优。     

大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性

为了解大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性,以某铺设双块式无砟轨道的大跨度钢桁梁斜拉桥为研究对象,建立钢桁梁无砟轨道桥面局部精细化模型,分析不同道床板布置情况下轨道整体刚度在桁架节间内的变化规律,对比钢桁梁斜拉桥、普通线路及混凝土简支桥上无砟轨道桥面的轨道整体刚度差异。结果表明:钢桁梁斜拉桥正交异性板桥面的自身刚度变化对轨道整体刚度均匀性有一定的影响,道床板接缝对轨道整体刚度均匀性有较大的影响。     

高铁济南黄河特大桥钢桁梁主桥动力性能研究

高铁济南黄河特大桥为京沪高铁和太青客运专线四线共建桥,其主桥采用(112+3×168+112)m下承式连续刚性梁柔性拱型式.采用现场测试与有限元分析相结合的方法,对济南黄河特大桥钢桁梁主桥的动力性能、行车安全性和平稳性进行研究.结果表明:桥梁横向、竖向刚度均满足相关规范和设计文件要求;实测梁体横向和竖向1阶自振频率分别为1.57和1.72 Hz,与测试速度内动车组的横向和竖向强振频率相距较远,未出现共振;动车组作用下的梁体最大竖向动力增量为设计荷载的3％,梁体最大竖向振动加速度(20 Hz低通数字滤波后)均小于0.5m·s-2,梁体横向和竖向振幅均较小,能够满足300 km·h-1动车组运行要求;动车组通过主桥有砟区段的安全性指标小于允许值,车体横向和垂向平稳性指标均小于2.5,动车组车辆动力学响应在主桥和引桥不同轨道结构线路区段的实测结果差别不大.