斜跨曲线异形拱桥施工过程应力和挠度分析

异型拱桥造型新颖独特,但受力复杂。为了确保异型拱桥施工过程安全,以通泰大桥为工程实例,采用有限元软件Ansys建立三维有限元模型,考虑11种工况,进行异型拱桥的施工仿真分析。计算结果表明:主梁和拱肋的应力水平不高,主梁最大Mises应力为30.6 MPa,拱肋最大Mises应力为76.4 MPa,均未超出容许应力;吊索的最大应力为723 MPa,出现在工况4中B09号吊索,尽管也未超过容许应力,但应在施工中密切监控其受力。变形计算表明,成桥时(工况11)桥梁变形最大,为主梁变形,最大挠度值为21 cm。设计图纸中主梁设置了20 cm的预拱度,基本是可行的,与计算结果相符。     

自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段受力的试验研究

以武汉市江汉六桥主桥的下塔柱为例对桥塔钢-混结合段进行数值模拟和模型试验,研究钢-混结合段各部位在施工阶段和运营阶段的受力性能、应力分布及安全储备。结果表明:施工过程中及荷载组合作用下,混凝土实测最大压应力为6.44 MPa,最大拉应力为4.27 MPa,钢塔柱最大压应力为112.8 MPa,拉应力较小;超载工况下,混凝土实测最大压应力为7.74 MPa,最大拉应力为5.47 MPa,钢塔柱最大压应力159.8 MPa;试验过程中,各测点应力随荷载基本呈线性变化,卸载时残余应力不大,模型基本处于弹性状态,加载时混凝土未发现裂缝;各工况下混凝土和钢结构各测点应力实测值和计算值相差不大;钢-混结合段受力安全可靠,在给定的荷载作用下有足够的安全储备。     

复杂环境软岩偏压隧道数值模拟与现场监测分析

为探究复杂地质环境软岩偏压隧道在施工过程中结构的力学特征和变形特点,依托渝昆高铁在建隧道工程,采用数值模拟软件对隧道开挖过程进行仿真分析,并与现场实际监测数据相对比。结果表明：数值模拟能够较好地反映软岩偏压隧道实际施工状态,隧道开挖初期变形速率较大,后期逐步收敛,最大沉降值为206.72 mm,最大水平位移达到249.09 mm;初期支护最大拉应力为6.14 MPa,最大压应力为12.8 MPa,均不同程度超过规范中混凝土的抗拉强度及抗压强度设计值;由于现场降水较多,且软岩吸水性较好,隧道偏压效应明显,导致深埋侧变形和受力更为复杂。综合数值模拟和现场监测结果,提出优化施工工法、增大预留变形量等施工建议。     

跨座式单轨交通作业车转向架构架静强度及疲劳分析

根据构架在实际运行中的受力特点,提取4种超常载荷工况对构架静强度进行分析,其最大节点von-Mises应力为118.181 MPa,位于稳定轮与构架连接处,小于构架材料Q345A的最大许用等效应力293 MPa。分析正常运行时利用FAMOS采集的牵引曲线工况下构架测点动应力值,将其代入材料的Goodman疲劳极限图中进行构架疲劳强度分析,测点的最大、最小应力值及应力幅值均在材料疲劳强度的许用范围内,表明构架的静强度和疲劳强度均满足设计和使用要求。     

跨铁路组合梁斜拉桥施工过程安全性研究

为了研究大跨度组合梁斜拉桥施工过程中跨越铁路时的安全性,对该桥13#梁段的施工相关技术进行了研究。对主梁单元的安装方式采用切线法,着重研究了大桥的整体稳定性,大桥构件的安全性以及钢主梁连接处高强螺栓安全性。跨越铁路施工计算结果表明:第二类稳定安全系数最小值为2.86,满足稳定性要求;主塔最大压应力为8.0 MPa,钢主梁最大压应力为120.6 MPa,最大拉应力为38.6MPa,均满足规范要求;高强螺栓的最大剪力为163.1 kN,小于强度设计值。分析结果表明该桥跨越铁路时的施工过程是安全的。     

铰接式动车组车体结构设计

为满足欧洲市场的需求，结合铰接式转向架的安装需求，全新研发了一种满足欧盟铁路互联互通技术规范（TSI）要求的铰接式动车组车体结构。通过优化力流传递路径，采用两级缓冲结构等措施降低了底架局部结构的应力集中，提高了底架承载能力。通过优化底架边梁型材断面，抗侧滚装置、抗蛇形装置通过螺栓直接与底架边梁连接，将以往项目由过渡安装座的焊缝承载优化为底架边梁母材承载，提高了连接可靠性。对车体进行了29个工况静强度计算，所有工况的计算应力均小于许用应力，在超载AW3工况下对车体施加1 500 kN纵向压缩载荷，最大应力出现在门洞下门角，计算应力为147.4 MPa，小于铝合金许用应力215 MPa。根据标准DVS 1608，对车体母材和所有焊缝进行了8种疲劳工况的评估，计算结果显示材料利用度均小于1，其中母材材料利用度最大为0.7，发生在侧墙上窗角，焊缝材料利用度最大为0.86，发生在端墙门槛与端墙立柱连接的焊缝处。对车体进行了16个工况静强度试验，所有测点的应力值均小于许用应力，且安全系数不小于1.24，留有较大的安全裕量。计算结果和试验结果说明该车体结构强度和疲劳性能满足设计要求，且有较大的安全裕...     

基于超大断面矩形顶管法的地铁车站建造方案

为解决繁华城区地铁车站采用明挖法施工带来的管线迁改、交通拥堵等难题，以下穿大型箱涵的深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景，采用有限元方法进行基于超大断面矩形顶管法的预制装配式地铁车站机械化暗挖建造方案研究。结果表明：顶进工况、结构转换工况和永久结构工况下，单柱方案最大变形分别为5.07,6.50和6.63 mm，双柱方案最大变形分别为5.53,5.20和10.50 mm，施工全过程中单柱方案车站结构整体变形较小；单柱、双柱方案的混凝土结构最大压应力分别为15.7和29.2 MPa，双柱方案须增大柱截面积以满足强度设计要求，因此单柱方案更经济合理；单柱方案中纵梁最大正、负弯矩绝对值均大于双柱方案，且满足强度设计要求，即单柱方案中纵梁受力更明确、抗弯性能充分发挥；预制管节环向接头分别按刚接、铰接设计时，单柱方案车站结构截面设计控制弯矩分别为最大正弯矩、最大负弯矩，考虑到接头实际刚度应介于刚接与铰接之间，结构设计时应按照接头刚接和铰接进行包络设计。     

重庆轻轨2号线40.5 m钢轨道梁设计研究

研究目的:由于国内首次采用跨座式单轨交通,其技术新、难度大、要求高,研究目的是为解决重庆轻轨2号线一期工程谢家湾立交L=40.5 m钢轨道梁的设计问题.研究结论:通过对重庆轻轨L=40.5 m钢轨道梁研究,得出如下结论:在列车静活载作用下,竖向挠度为0.044 7 m;最不利工况下,跨中截面顶板最大压应力为145.0 MPa、底板最大拉应力为128 MPa,支座附近腹板最大剪应力为47.4 MPa;两片箱梁横向中心距B＝3.7 m,B/L>1/20;活荷载的疲劳应力范围为-70.5～73.7 MPa;实桥计算梁体侧向一阶自振频率为4.201 2 Hz,均满足<单轨规范>规定的性能指标要求.通过设计、施工精确控制,钢轨道梁的线形完全满足单轨车辆运行和旅客舒适性要求.     

新型轨道交通混凝土声屏障单元板抗风性能研究

设置新型轨道交通混凝土声屏障是一种非常有效地解决城市轨道交通噪声污染的方法。新型轨道交通混凝土声屏障单元板具有良好的抗风性能是保证声屏障正常工作性能和吸音降噪效果的关键。通过参考最新行业标准和国内外最新计算方法,确定了在正常工作状态下声屏障单元板所需承受的列车气动风压脉动力值。借助有限元软件ANSYS对混凝土声屏障的抗风压性能进行有限元分析,由模拟分析结果表明:在背板和面板承受3.5kPa风荷载时,混凝土的最大拉应力为6.205MPa,钢筋的最大拉应力为17.035MPa,单元板跨中挠度最大为4.96mm;承受最大风荷载7kPa时,混凝土的最大拉应力8.278MPa,钢筋的最大拉应力为22.798 MPa,单元板跨中挠度最大为6.93mm。计算值均小于规范标准值,完全符合工程实际应用要求。     

运营高铁箱梁顶升平移纠偏关键控制参数及结构稳定性分析

受周边环境变化及人类工程活动等多种因素影响，部分高铁桥梁地段出现了较大的横向偏移。为获得运营高铁箱梁顶升平移纠偏施工中的关键控制参数，通过建立轨-梁-墩实体数值模型，分析不同工况下轨道结构的应力变化规律，提出单次最大顶升及平移量；同时选取施工期间最不利工况，检算不同偏移量下轨道结构的稳定性。研究表明：随着顶升高度和平移量增加，轨道结构应力逐渐增大，为尽量减小纠偏施工对轨道结构的影响，建议最大顶升高度和单次最大平移量为10 mm,单个“天窗点”累计平移量控制在20 mm以内；箱梁和桥墩应力以及支座反力随支座支撑状态和偏移量的增大逐渐增加，以箱梁拉应力和支座反力作为控制条件，在不降速运行情况下，为保证轨道结构的稳定性，可实施的最大纠偏量为80 mm。本研究成果可为运营高铁箱梁顶升平移纠偏施工提供关键控制参数及理论依据。     

跨高速铁路运营线钢箱梁拖拉快速施工方案与控制

为研究桥梁跨越繁忙高速铁路运营线的施工方案与施工控制，以常益长高速铁路（常德—益阳—长沙）跨既有石长铁路（石门—长沙）拱形塔斜拉桥的钢箱主梁施工为依托，开展施工方案分析，通过有限元分析研究施工临时塔索方案及施工全过程主梁受力与变形，并结合现场实测对施工进行控制。结果表明：基于滚轮式重物移送器两侧相对拖拉法施工及无合龙段的合龙施工方案能够满足一个天窗期内快速施工要求。临时塔索方案合龙面高差为0.2 mm，转角差基本为0，扣塔受力与稳定性良好，拖拉至就位全过程中主梁应力均在合理范围内，满足合龙要求。各关键工况下线形及应力监控理论值与实测值吻合良好，线形误差在2 mm以内，控制截面主梁上下缘应力最大误差均在10%以内，应力远小于容许应力200 MPa，施工过程控制精度高。     

大跨度系杆拱桥主拱钢-混凝土结合段受力状态分析

以鹰潭市余信贵大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,利用有限元软件分别建立大桥整体数值模型与钢-混凝土结合段局部实体数值模型,计算分析主拱钢-混凝土结合段在设计荷载作用下的受力状态与承载能力。分析结果表明:在持久状况荷载组合下,主拱肋钢-混凝土结合段模型变形连续,最大变形量为0.030 m,主拱肋钢-混凝土结合段结构刚度及变形满足要求;钢-混凝土结合段混凝土最大拉应力为1.63 MPa,钢结构部分Von-Mises等效应力最大值为236 MPa,均小于容许应力,满足结构设计要求;为避免应力集中,须对钢-混凝土结合段的坡口进行细化设计,或调整主跨系杆的张拉力。     

洞庭湖大桥组合式沉井施工关键技术及仿真分析

洞庭湖大桥N003#墩组合式沉井直径31.6 m,高17.7 m,埋深16.1 m,下部为钢筋混凝土结构,上部为钢板桩。以该组合式沉井施工为研究对象,总结了大型组合式沉井施工的要点,并对施工安全进行验算。建立仿真分析模型对施工过程中沉井的应力状态、稳定性进行分析。计算结果表明沉井下沉系数、下沉稳定系数满足下沉要求。钢板桩最大有效应力116.5 MPa,最大剪应力66.6 MPa,最大变形7.9 mm,混凝土沉井最大有效应力7.3 MPa,均满足结构受力及变形要求。     

跨座式单轨钢混结合轨道梁桥静动力分析

以跨座式单轨交通线路上采用的钢混轨道梁桥为研究对象,利用大型通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型。采用容许应力法计算在4种组合下的竖向和横向位移,分析静力及自振特性。结果表明,轨道梁在静活载作用下竖向位移满足规范要求,采用多种工况组合分析时,顶板最小纵向正应力为–171.42 MPa,底板的最大纵向正应力为146.99 MPa,均出现在结构的跨中位置;横撑和下平纵联的横向正应力为115.63 MPa,剪应力范围为13.85～15.13 MPa,可以看出结构在各个荷载工况下应力水平较低,小于容许应力,轨道梁整体刚度大,具有较好的动力性能,结构设计合理、安全,可为此类桥梁的设计提供理论依据和技术参考。     

双薄壁墩T构转体桥0号块悬臂施工过程空间应力研究

针对双薄壁墩的T构转体桥0号块内部结构复杂,施工阶段桥梁结构受力情况发生变化,以太白集特大桥T构桥为研究对象,对其悬臂施工阶段控制工况0号块进行空间应力分析。采用实体有限元软件MIDAS-FEA建立0号块与刚构双薄壁墩局部精细化有限元分析模型,以不同施工阶段梁段受力情况为荷载工况,通过圣维南原理在1号块块端施加荷载,分析悬臂施工过程0号块以及双薄壁墩空间受力情况与应力分布特点,为实际工程施工提供相应参考。研究结果表明,在悬臂施工阶段2种最不利状态下0号块与双薄壁墩均处于受压的状态,0号块横隔板受到很小的拉应力,双薄壁墩受到的压应力小于0号块所受到的压应力,T构转体桥最不利施工阶段为桥梁处于最大双悬臂状态时。     

新成昆铁路跨隧道内溶洞桥梁结构设计

新成昆铁路老鼻山隧道掌子面施工揭示溶洞,存在洞顶掉块、溶洞水倒灌等风险,需采用合适的跨越方案。采用调查分析方法对溶洞类型进行判定,提出“拱桥+护桥”结构跨越溶洞方案,并进行了结构设计。为了支撑该拱桥与护桥结构的工程设计,采用有限元方法,建立桥梁结构的三维空间仿真分析模型,针对施工阶段和成桥阶段,从变形、受力等角度系统分析了拱桥主拱圈的静力性能,并讨论受力最不利截面的强度和裂缝情况。研究表明,溶洞内水源补给主要为基岩裂隙水,溶洞整体稳定;在施工阶段,主拱圈最大压应力和最大拉应力分别为5.94 MPa和2.74 MPa,出现在主拱圈拱脚的下缘和上缘位置;在成桥阶段,跨中拱顶和拱脚是不同荷载组合下的最不利截面,混凝土和钢筋的最大正应力分别为11.88 MPa和189.07 MPa,裂缝最大宽度为0.19 mm,应力和裂缝均满足相关规范要求。     

高速铁路隧道仰拱结构受力现场实测分析

针对高速铁路隧道仰拱受力状态复杂且对高速列车行车安全至关重要的特点,现场测试兰新第二双线福川隧道返工后仰拱混凝土和钢筋的应力,分析仰拱结构中混凝土和钢筋的受力特征及应力变化规律。结果表明:受隧道二衬自重及上部围岩荷载、隧道基底围岩膨胀、轨道道床及列车荷载的作用,返工后仰拱混凝土经历了受压、出现局部拉应力、拉压应力稳定的变化过程;仰拱中混凝土和钢筋的最大拉应力均出现在仰拱中心上部,从仰拱返工到隧道运营的整个过程中,混凝土的最大拉应力为1.9MPa,最大压应力约为8MPa;地下水大量补充后,隧底围岩膨胀释放大量荷载,使得混凝土应力、钢筋应力以及土压应力迅速增大。基于监测结果及地质条件,提出将福川隧道仰拱底鼓分为轻微、中度和严重3种程度,针对每种程度的底鼓给出相应的控制措施。     

高速动车组拖车车轮疲劳强度的分析评定

针对某高速动车组拖车车轮的疲劳强度问题,采用有限元方法建立了轮对有限元模型。结合EN 13979-1—2003的强度校核方法,分析了车轮在直线、曲线及道岔3种运行工况下车轮考察部位的动应力变化范围,探讨车轮的疲劳强度评定方法。结果表明,各工况下车轮考察部位的最大应力范围均在许用动应力范围之内,最大应力出现于轮毂孔区域,达到331.66 MPa,满足EN 13979的疲劳强度要求。     

20 t轴重米轨集装箱平车车体设计

介绍出口20 t轴重米轨集装箱平车的设计要求、总体结构和主要技术参数，重点阐述车体组成部件底架、集装箱锁闭装置的设计。对车体垂向弯曲刚度、车体静强度和锁闭装置的静强度计算结果表明：在额定载荷及超过额定载荷50%工况下，车体下挠均不大于10 mm，在车体预上挠10 mm～14 mm的工艺设计条件下，车体未出现下挠，挠跨比小于1/700；在额定载荷与纵向力合成工况下，车体最大应力点出现在装载2只20 ft集装箱在重车顶车工况下的侧梁下翼面处，应力为254 MPa，小于材料许用应力；在超过额定载荷50%工况下，车体最大应力小于材料屈服应力，车体未发生永久变形和裂纹。在不同载荷作用下锁闭装置产生的应力，均小于材料许用应力。整车的限界通过试验、车体强度试验结果均符合要求。     

CRTSⅡ型板式轨道砂浆快修对轨道结构受力性能的影响分析

以CRTSⅡ型板式无砟轨道结构为研究对象,结合现有的砂浆快修技术,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道快修砂浆的力学模型,采用有限元方法,计算列车荷载单独作用、正温度梯度和列车荷载共同作用以及负温度梯度和列车荷载共同作用3种工况下轨道板的最大拉、压应力,砂浆层最大垂向压应力和快修砂浆层以及轨道板的最大垂向位移。计算结果表明,在各种荷载的作用下,快修砂浆处的轨道结构受力均能够达到正常投入使用的标准,并且快修砂浆的应力值未超过其2 h强度值3 MPa,因此不需要对维修的轨道进行临时支护。