超千米公铁两用斜拉桥关键节点模型试验

为研究主桁整体节点构造的受力性能,结合在建沪通长江大桥,采用1∶2的几何缩尺模型,对其关键节点A60进行了模型试验研究和有限元理论分析。试验结果表明:在最不利荷载工况下,节点区域最大应力在材料的容许应力范围内,验证了节点设计的安全性与可靠性;节点最大应力出现在焊接处和圆弧过渡段,主要是该处应力集中所致;采用适当半径的圆弧过渡形式,可有效减小应力集中。试验结果验证了沪通桥关键节点设计的合理性,也为类似工程节点设计提供了重要依据。     

郑州黄河公铁两用斜拉桥斜桁节点受力性能研究

利用ANSYS建立郑州黄河公铁两用大桥斜边主桁下弦整体节点空间有限元模型,分析整体节点在设计最不利荷载组合下应力分布规律.选用1:2模型,对该整体节点进行试验研究.试验结果与有限元分析结果比较表明:试验结果和有限元计算结果基本吻合,精细有限元数值分析是整体节点局部应力分析的有效手段,可作为设计依据.在1.4倍设计荷载加...     

局部场地效应下超千米跨度公铁两用斜拉桥时频域地震响应研究

为在时、频域范围内量化场地效应对超千米跨度公铁两用斜拉桥地震响应的影响,基于加速度功率谱模型并结合不同的场地条件细化模型参数,采用虚拟激励和多点时程分析法,分别在时、频域范围内开展超千米跨度公铁两用斜拉桥地震响应分析,并将结构地震响应进行对比,结果表明：对于主梁主跨,柔软场地工况下的主梁位移、内力响应最大,坚硬场地工况下的响应最小,其他工况均介于两者之间且呈规律性变化,柔软场地工况下的主梁内力响应较坚硬场地下的响应最大相差407%;考虑各局部场地效应工况对主梁左边跨地震响应影响,区别于主梁主跨,主梁左边跨位移、内力响应除在柔软场地工况下出现最大值外,其他场地工况下的地震响应值交替变化,变化规律并不完全明确。综合考虑各局部场地工况,采用时程分析法斜拉桥地震响应计算结果总体大于频域虚拟激励法计算结果,各关键地震响应增大率介于9%～182%。因此,对于超千米跨度公铁两用斜拉桥抗震分析,频域方法可能会低估其地震响应,为准确评估斜拉桥动力响应,时程分析法依然是首选的抗震分析方法。     

成昆铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区模型试验研究北大核心

为研究铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区的受力形式,以成昆铁路金沙江大桥为工程背景,针对该桥采用的新型梁顶混凝土锚固构造,通过缩尺模型试验研究其在不同荷载下的应力分布和开裂特征。结果表明:在斜拉桥成桥恒载索力作用以及最不利荷载组合索力作用下,C7锚固块更容易发生破坏,将其作为试验构件开展缩尺模型试验,发现锚固块在不同张拉荷载作用下张拉至设计索力的过程中,应变增幅基本上线性增加,卸载后同样呈线性减小,说明混凝土受力处在线弹性阶段,且应力在规范要求范围内。在试验荷载加载至140%设计索力时,锚固块前端倒角位置开始出现细小裂纹且随荷载的增加不断开展。当荷载卸载至0时,之前出现的裂缝随荷载的减小逐渐闭合,宽度肉眼不可见,表明该构造能够满足正常使用要求且具备足够的安全储备。     

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应,以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象,设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验,并进行有限元计算分析,分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性,纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明,该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著,梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征,其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性,梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性,梁体横截面设计合理,活载作用机理明确,中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导。     

大跨度公铁两用斜拉桥极限承载力计算方法

结合有限元软件Ansys的分析功能和斜拉桥结构体系自身的特点,考虑结构的几何非线性和材料非线性,采用最小荷载增量准则为失效分析理论,对公铁两用斜拉桥(112+182+504+182+112) m 结构体系方案进行极限承载力分析,得到该斜拉桥的极限荷载和最薄弱部位的失效顺序.分析结果表明:在与实际结构受力体系紧密结合的前提下,最小荷载增量准则能有效地进行结构体系失效树的分析;该斜拉桥方案中主梁的刚度很大,由活载引起的竖向挠度较小,满足公铁两用斜拉桥对竖向刚度的有关规定;该结构的极限荷载为2.6117倍铁路中—活载,其薄弱环节在斜杆单元;为使各杆件的安全储备基本相同,建议进一步优化杆件的截面.     

高速磁浮倒T形梁模型试验与有限元分析北大核心

为降低传统钢筋混凝土结构中钢筋网骨架在磁场作用下对磁浮列车产生的影响,减小能耗,试验采用玻璃纤维、不锈钢纤维、玄武岩纤维、玄武岩纤维+土工格栅、玻璃纤维+土工格栅五种非金属加强筋作为骨架,浇筑加强筋混凝土倒T形梁模型,通过横向抗弯静载试验分析不同材料加强筋骨架对混凝土结构力学性能的影响;采用有限元方法建立倒T形梁混凝土损伤塑性模型研究其损伤特性,并与试验结果对比验证。结果表明:在最不利位置施加30 kN试验设计荷载,五种倒T形梁均无结构损伤、开裂等现象产生,满足设计标准;五种倒T形梁开裂荷载接近,超过设计荷载的2.8倍;考虑加强筋力学性能、工程造价等多种因素,玻璃纤维加强筋骨架较优。     

三塔超大跨公铁两用斜拉桥活载加载标准研究

为探究公路铁路活载对三塔超大跨公铁两用斜拉桥结构的影响,以某公铁长江大桥为研究背景,建立有限元全桥模型。利用影响线确定活载最不利加载位置,分析铁路活载和公路活载对主梁、主塔、斜拉索的影响。研究结果表明:随着铁路和公路活载加载长度的改变,桥梁结构响应在主梁竖向位移、主梁压应力、主塔顺桥向位移、主塔顺桥向弯矩、斜拉索索力增幅等方面表现出一定的规律性,铁路活载引起的桥梁结构响应是公路活载的3.2~4.2倍;对于主梁和主塔,当铁路活载加载长度分别增加5.4%、22.2%、18.2%,结构响应对应增大35.90%~36.90%,8.27%~13.07%,4.40%~8.38%;对于斜拉索,活载作用下索力最大增幅位于跨中附近;按照偏安全的到发线长度加载比按照列车可能最大长度加载,在桥梁设计上更具有安全冗余度。研究成果可为超大跨度铁路桥、公铁两用桥的设计提供参考。     

大跨公铁同层斜拉桥超宽幅钢箱梁剪力滞效应

超宽幅钢箱梁高宽比较小,竖向荷载作用下超宽幅钢箱梁处于双向受弯状态,其受力特征不同于常规钢箱梁。为研究正弯矩作用下超宽幅钢箱梁剪力滞效应引起的纵桥向正应力非均匀分布特征,以宜宾临港长江大桥为工程背景,利用ANSYS建立超宽幅钢箱梁跨中梁段空间有限元模型;考虑7种典型荷载工况,计算得到不同荷载工况下超宽幅钢箱梁顶板及底板纵向剪力滞系数分布;并研究不同横隔板间距及斜拉索索距对超宽幅钢箱梁顶板及底板纵向剪力滞系数的影响。研究结果表明：(1)超宽幅钢箱梁在不同荷载作用下,结构受力存在明显的空间受力特征,双向弯曲,约束扭转、剪力滞后等力学行为值得关注;(2)正弯矩作用下顶板纵向正应力受正剪力滞效应影响,底板纵向正应力受负剪力滞影响;(3)适当增加横隔板间距及减小斜拉索索距可降低剪力滞效应;(4)超宽幅钢箱梁设计时应进行精细化分析,以明确结构空间受力特征。     

超大跨度公铁两用钢箱梁悬索桥设计初探

随着桥梁建设技术的发展与桥梁跨径的不断突破,公铁两用悬索桥成为超大跨度桥梁的发展趋势.以一座超大跨度公铁两用钢箱梁悬索桥的设计为背景,进行了主缆的垂跨比、加劲梁的边中跨比等主要设计参数的对比分析.利用通用的有限元分析软件建立悬索桥空间结构计算模型,进行了永久荷载作用下悬索桥静力性能的计算分析,和列车荷载不同的加载长度等...     

超大跨度公铁两用悬索桥活载刚度研究

为提高超大跨度公铁两用悬索桥在活载作用下的刚度,对多个影响参数开展了考虑几何非线性的敏感性分析.以高精度的悬链线理论为基础,计算并确定超大跨度公铁两用悬索桥的成桥线形、主缆及吊杆的无应力长度、主缆的分点坐标等数据,建立并更新桥梁的空间有限元模型.以活载作用下主跨最大挠度、梁端转角及梁端纵向变形为评价指标,对主跨1560...     

紫金斜拉桥索塔锚固段足尺模型试验研究

斜拉桥索塔锚固段是将索力传递到索塔的关键受力部位,受力相当复杂。对紫金斜拉桥索塔锚固区进行足尺模型试验,并用ANSYS有限元系统进行仿真分析,将仿真计算结果与试验数据进行对比,为锚固区的设计与施工提供重要依据。     

临港长江公铁两用大桥混合结构围堰施工技术

宜宾临港长江公铁两用大桥为国内首座公路与高铁合建钢箱梁斜拉桥,桥梁主桥全长1 073 m,桥跨布置为(72.5+203+522+203+72.5) m。为解决主桥3号墩深水基础施工问题,制定采用"混凝土咬合桩+双壁钢围堰"混合结构围堰施工方案。混合结构围堰采用"哑铃形"设计,平面尺寸85.4 m×50.0 m,总体高度25.2 m,为该类型混合结构围堰在国内施工中的首次运用。根据现场施工实际情况,建立有限元分析模型,依据施工期间可能出现的各种荷载情况,验算混合结构围堰设计的合理性。结果表明,混合结构围堰施工期间,结构变形、应力等均满足相应规范需求,可为同类型桥梁围堰基础施工提供新的设计思路及参考。     

双室箱梁剪力滞效应的试验研究北大核心

为开展单箱双室箱梁剪力滞效应的试验研究,制作了有机玻璃简支箱梁模型。在容许开裂范围内,对该试验箱梁进行集中力作用于跨中截面三腹板上方、两对称边腹板上方和中腹板上方的加载。采用DH3816应变采集仪测得跨中及1/4跨截面各关键点应变值,并用百分表测得箱梁各关键截面挠度值。测量得到的截面应力分布规律验证了箱梁截面剪力滞效应的存在。同时对该有机玻璃简支箱梁,采用空间板壳数值方法计算了3种集中力工况下截面的剪力滞分布规律。结果表明,集中力作用下双室箱梁各翼板间存在明显的剪力滞效应,且荷载的横向作用位置对箱梁截面剪力滞效应影响较大。     

基于Nx Nastran有限元分析的公铁两用半挂车车架结构优化

采用Nx Nastran软件对公铁两用半挂车车架的初始方案进行有限元计算,并对超过许用应力的区域(结构)进行了原因分析,提出相应的优化改进措施,最终优化后的方案强度满足相关标准要求,文章最后对公铁两用半挂车车架设计提出相应建议,为同类型的车架设计提供了参考。     

大胜关长江大桥轻轨托架与整体节点连接疲劳及稳定性研究

大胜关长江大桥在主桁架整体节点外侧悬挑托架承载轻轨交通.针对轻轨托架与整体节点连接的疲劳性能及托架结构稳定性,设计缩尺模型进行疲劳加载和测试,对其疲劳性能进行评估;建立轻轨托架与节点的三维非线性有限元模型,分析托架结构的稳定性.疲劳试验结果表明,在设计生命周期等效疲劳荷载作用下,结构疲劳易损区域发生应力重分布现象,但轻...     

洞桩法暗挖地铁车站关键节点防水施工技术

针对洞桩法暗挖地铁车站,进行关键节点防水施工技术论述。洞桩法暗挖地铁车站中导洞宽度宜为5～6 m,以适应防水层与结构施工工艺要求;顶纵梁与拱圈施工缝宜采用齿形施工缝;顶纵梁防水板铺设要与拱圈施工段划分相协调,同时防水板甩头应用多重措施予以保护;逆筑法侧墙施工缝做成45°斜坡便于墙体接缝处混凝土浇注密实;拱圈顶部混凝土采用安装排气管等措施进行浇注,达到强度后再用水泥浆回填注浆;明挖、暗挖结合部位防水层根据不同防水材料特性进行过渡。     

小比例尺组合桁架内含式节点试验研究

为考察西安—平凉铁路桥梁上钢-混凝土组合桁架节点的受力性能,进行2个耳板式节点的小比例尺模型试验.介绍了节点的试验方法和结果,描述了整个加载过程的节点行为,讨论了节点的受力性能、承载力和破坏模式.试验结果显示节点的失效模式可能有混凝土开裂破坏、内置钢筋屈服和腹杆屈曲.应用有限元软件对试件进行全过程数值模拟分析,计算结果...     

带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析

基于带有芯钢管的钢管混凝土节点承载力试验研究结果,运用有限元软件 ANSYS 建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行节点竖向承载力数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管混凝土节点核心区承载能力的因素进行了分析.研究结果表明:有限元模型计算所得极限承载力与试验实测结果吻合较好;混凝土强度、芯钢管强度、外围纵筋和箍筋的强度均对节点核心区的竖向承载力影响较大.     

铁路钢桁梁桥面系纵梁上平联节点板开裂成因试验研究北大核心

采用纵梁和横梁的桥面系是既有铁路钢梁常用的结构形式,因其直接承受来自于桥枕的列车活载,容易产生裂纹等病害。以一座重载铁路64 m单线简支下承式钢桁梁为例,对桥面系纵梁上平联节点板出现的裂纹病害进行了现场试验研究,测量开裂节点板及其连接角钢、附近桥枕在过路列车通过时的应变历程,并对更换下来的节点板进行金相分析。应变试验结果表明:纵梁跨中位置节点板应变较大,且随着活载的增加,节点板应变呈非线性增长趋势。金相分析结果表明:钢板母材开裂位置无杂质等材质缺陷。判断该节点板开裂为非偶发性病害,建议设备管理单位加强对应位置巡检或对薄弱处进行加固处理。