城市轨道交通高架桥结构设计研究

依托贵阳市轨道交通1号线高架桥结构设计,对城市轨道交通高架桥结构设计中的常规跨度箱梁预应力张拉、小半径曲线梁横向抗倾覆、大跨度结构工后徐变等关键技术问题进行分析研究,研究结果表明:多联现浇箱梁施工时,采用设后浇带预应力张方案对结构影响较小、施工方便;双线简支梁支座的横向间距不能小于2.0m,以确保梁体的稳定性;在工期不控制的情况下,推迟轨道铺设时间可减小梁体徐变下挠;道岔区梁部应进行截面环框分析,以确保横向受力满足要求。     

双线铁路曲线简支槽形梁的空间分析

研究目的:曲线槽形梁是一种梁、板组合的开口结构,在竖向荷载作用下梁体会产生弯扭耦合效应,道床板会发生双向弯曲和扭转,其受力较为复杂。结合一跨双线铁路曲线简支槽形梁的受力分析,研究曲线槽型梁的力学特性并指导设计和施工。研究结论:曲线槽形梁的受力呈现明显的空间特性,在竖向荷载作用下,曲线外侧主梁下缘承受的拉力较大,曲线内侧相对较小,道床板的剪力滞现象比较显著,支座不均匀沉降10 mm对梁体的受力影响不大。在上部竖向荷载逐渐增加的过程中,主梁上翼缘产生的内向侧移越来越大,槽口逐渐缩小。弯扭耦合效应使槽形梁曲线内、外侧的支反力大小不一,曲线外侧梁端支座反力比曲线内侧大,梁体有向曲线内侧整体平移变形的趋势。     

预应力混凝土曲线梁桥支座病害成因分析

近年来采用空间杆系模拟曲线梁结构受力时假定梁单元形心与剪切中心重合,无法计算约束扭转效应及翘曲和畸变,结构计算结果与实际受力存在偏差,因此,应采用实体有限元进一步模拟结构真实受力。本文在对预应力混凝土曲线连续箱梁常见支座病害分析的基础上,采用实体有限元建立结构计算模型对主梁施工阶段支座反力的变化进行分析,并与杆系计算结果比较。研究结果表明:曲线梁桥扭转效应和平面内变位是其支座病害出现的直接原因,宜在设计中通过合理设置主梁支座及限位来消除其对结构的不利影响;相对来说,采用实体有限元比采用杆系有限元计算曲线梁结构受力更趋合理。     

顶板短束在城市小半径曲线梁桥中的应用

研究目的:在设计小半径曲线梁桥时,由于周期紧,经常习惯的布置通长预应力钢束,这样虽然可以节省设计时间,但是这种布束方式会造成曲线内外侧受力不均匀,造成材料浪费。本文以北京市广渠路五环立交一半径R=54.5 m的预应力混凝土匝道桥为工程实例,分别按照预应力通长束以及"长束+短束"布置,利用MIDAS/Civil分别对于两种布束方式建立三维杆单元模型,讨论不同布束方式下结构内外侧支座反力、扭矩及扭转应力、有效预应力及结构经济性方面的差异,为设计提供参考。研究结论:通过本文的研究可知,正确的布束方式应该是"长束为主、短束为辅",合理的预应力布束方案可以有效地改善结构的受力情况,减小结构的变形,使曲线内外侧支座反力均匀,降低预应力损失并提高结构的经济性。     

铁路小半径曲线连续梁桥设计研究

武汉到咸宁的城际铁路中采用了大量的小曲线半径连续梁桥,最小半径达320 m,为目前我国曲线半径最小的铁路连续梁桥。本文采用ASCB和BSAS建立平面模型以及采用Midas2006建立空间有限元模型,对跨径组合为(24.65+24.65)m预应力混凝土连续箱梁分别进行施工阶段及运营阶段分析,计算恒载、活载、预应力、收缩徐变、体系温度、局部温差、支座不均匀沉降等荷载,得出支反力及内力、应力、强度、变形等,并进行了分析比较。由于"弯-扭"耦合作用、剪力滞效应及畸变挠曲效应、预应力损失等,使得曲线梁腹板内侧和外侧受力不同、支座的内侧和外侧受力也不同,因此不能单一采用以直代曲或者平面代替空间的计算结果,尤其是当曲线半径较小的情况下,尽量采用多种计算手段相互校核。并且通过采用箱形截面设计、加横隔板、降低曲线上车辆通过速度等可降低曲线效应对梁的影响。     

铁路小半径曲线梁桥设计研究

小半径曲线梁由于弯扭耦合效应,结构受力相对复杂。曲线梁桥计算方法中,实体模型计算结果准确,但建模繁琐,不适合工程设计。文章分别建立Midas空间曲线鱼骨梁模型及ANSYS实体模型,通过比较两者在相同荷载下反力、竖向挠度以及截面应力下的计算结果,并引入支座反力偏差增大系数对Midas空间曲线鱼骨梁模型进行修正后,两者计算结果较为接近。通过对比发现采用Midas计算方法,误差较小,能较好满足实际工程设计要求,从而找到了一种适合工程设计的方便快捷且较准确的建模及计算方法。     

装配式预应力混凝土T梁极限承载力试验研究

通过对一片跨径20 m装配式预应力混凝土T梁的破坏性加载试验,详细探究预应力混凝土T梁由弹性阶段经过弹塑性阶段最后达到极限状态过程中的挠度、刚度以及跨中截面应变的变化,并对其中的现象和规律进行分析与总结,验证平截面假定在预应力混凝土T梁整个受力过程中的适用性并提出根据混凝土T梁中性轴位置和跨中截面极限应变推测梁承载力的简易方法。研究结果表明:大跨度装配式预应力混凝土T梁的力学性能、受力机理、弹塑性性能及极限承载力等基本受力特性,得到荷载与T梁的挠度、应力、中性轴等参数之间的相关关系,为预测T梁桥的极限承载能力提供理论依据。     

旅游轨道交通桥梁设计特点分析——以张家界市旅游轨道交通为例

旅游轨道交通是一种新型的交通方式,受地形及增加景区收益属性要求,以往选线及桥梁设置理念已不能满足要求。针对桥梁与旅游轨道的适宜性分析,总结旅游轨道交通桥梁设置的特点。运用力学公式、有限元软件对大纵坡、小半径空间复合曲线梁体及落石防护等进行计算,以及对景观设计发展进行探讨,得出结论:七星山地形适宜采用山底轮轨、登山段齿轨、山顶悬挂式空轨的多制式组合系统;梁端部加牛腿的构造可有效简化外界受力,适应大纵坡下梁体设置;小半径空间复合曲线梁的计算复杂,空间多自由度力学问题研究不足,需要进一步研究;大纵坡,小半径条件下宜多采用连续刚构桥式;旅游轨道桥梁应重视外观概念设计,以增强景区适应性,我国桥梁亟需提高景观概念设计及研究水平;高桥段落落石防护宜采用桥梁和防护结构一体化结构;桥梁装配式施工的核心问题是构造尺寸标准化设计,需进一步加强研究。     

变截面波形钢腹板连续组合箱梁破坏试验研究

研究目的:波形钢腹板组合箱梁在受力特点上因具有显著优势,近年来得以迅速发展并在铁路上已经得到应用。本文依托波形钢腹板连续组合箱梁的模型试验,对波形钢腹板连续组合箱梁全过程试验下的弯剪受力性能和破坏机理进行深入研究,从而明确波形钢腹板连续组合箱梁的破坏机制和失效过程。研究结论:(1)波形钢腹板连续组合箱梁正截面弯曲破坏过程可分为弹性加载阶段、中跨跨中截面开裂阶段、中支座截面开裂阶段和中跨跨中截面钢筋屈服阶段四个阶段;(2)波形钢腹板连续组合箱梁剪力主要由波形钢腹板承担,梁体截面开裂和破坏对梁体的抗剪承载力影响较小;(3)试验梁体外预应力增量与中跨跨中截面挠度基本呈线性相关;(4)本研究成果可为波形钢腹板连续组合箱梁的工程运用提供技术参考。     

预应力混凝土连续箱梁顶推施工监测

依托一预应力混凝土连续箱梁跨既有线路顶推施工工程,针对工程特点制定了各施工阶段的监测方案,测试了从梁体浇筑阶段的预应力张拉至落梁阶段全施工过程中结构的应力及变形。监测结果表明:预应力张拉阶段梁体张拉效果满足设计要求;顶推系统工作正常,受力状态与计算值吻合良好;顶推阶段梁体和导梁左右侧受力存在一定的不均匀性,但均在安全范围之内;通过监测数据对梁体进行纠偏,使得整个顶推过程中梁体横向偏位很小,基本按照设计轨迹以曲线路径行走;落梁阶段梁体累积应变较小,落梁过程中梁体未产生内力。