静风荷载对高墩大跨桥梁位移影响分析

为了研究静风荷载对高墩大跨桥梁纵横向位移的影响,为高墩大跨桥梁上铺设无缝线路、无砟轨道提供理论依据,运用有限元软件ANSYS,建立桥梁—墩台—基础相互作用一体化模型,分析了静风荷载对桥梁纵向位移、横向位移的影响以及不同桥型对静风荷载抵抗能力的影响。结果表明,静风荷载作用下,高墩大跨桥梁会产生较大的纵横向位移;在最大风荷载作用下,横向位移产生的轨向不平顺值未超过高速铁路轨向不平顺管理值,且不会影响无缝线路的稳定性;静风荷载下引起梁体和墩台纵向位移会影响梁轨相互作用;采用刚构桥较连续梁桥有利于控制风荷载对桥梁变形的影响。     

单薄壁空心矩形墩连续刚构桥非线性稳定研究

研究目的:随着我国交通事业的迅猛发展,全国修建了大量的高墩大跨连续刚构桥,由于该类桥梁墩身高、跨径大,施工过程中的非线性稳定问题非常突出,因此本文以一典型单薄壁空心矩形墩连续刚构桥——王家坝大桥施工监控项目为依托,研究单薄壁空心矩形墩连续刚构桥的非线性稳定性,分析对比各施工阶段下桥梁的稳定特征值和非线性极限荷载值。研究结论:(1)特征值屈曲计算求得的荷载为桥梁结构极限稳定荷载的可靠上限;(2)考虑几何非线性、材料的非线性以及初始缺陷等因素影响的非线性稳定分析得出的荷载,更符合实际情况;(3)最高墩最大悬臂施工工况为高墩施工中稳定最不利工况;(4)本文研究结论可为高墩大跨连续刚构桥的施工监控、设计和理论研究提供参考。     

UKF地铁短时客流预测研究

为获得较为可靠的地铁车站实时客流,提出基于神经网络与无迹变换卡尔曼滤波(UKF)结合的信息融合预测方法。首先利用各站点间进出客流时空相关性,在运行时间约束下组织预测向量,以BP神经网络为函数表达给出目标站点客流的初步预测值。在此基础上,利用无迹变换卡尔曼滤波解决神经网络过学习造成的误差,以提高预测结果精度。最后选取实例验证算法的准确性,结果表明,该改进算法可有效提高预测精度,满足运营需求。     

温度梯度对高墩桥上无缝线路的影响分析

为研究温度对高墩大跨桥上无缝线路的影响,基于梁轨相互作用原理,利用有限元方法,建立线—桥—墩一体化模型,计算高墩大跨桥梁桥墩受到纵向和横向温度梯度荷载时钢轨的纵向力和梁轨相对位移。计算结果表明:桥墩受到纵向温度梯度荷载时钢轨受到的最大压力为523.09 kN,与最大附加伸缩力值584.95 kN接近,纵向温度荷载对桥上无缝线路的影响近似等同于附加伸缩力,在设计桥上无缝线路时必须予以考虑;横向温度梯度荷载对桥梁本身的影响较小,在设计中可以通过安全系数予以控制,在设计中可忽略。分析温度荷载对高墩桥上无缝线路的影响,对于桥梁的安全设计和保证桥上无缝线路的稳定状态均具有一定的指导意义。     

曲线部分斜拉桥成桥阶段模型试验研究

为研究曲线部分斜拉桥结构受力特性,根据相似理论,对依托工程进行1/40的全桥缩尺模型试验。主要研究在等效车道荷载作用下模型桥主梁跨中弯矩、塔顶偏位、斜拉索索力及边支座支反力等工况下控制断面的最不利效应,并将试验实测值、模型计算值与按相似理论进行换算后的实桥计算值对比分析。研究结果表明:在各自对应的最不利荷载作用下,跨中截面仍有充足的压应力储备,拉索应力仍满足规范1.67的安全系数,支座亦不会出现脱空现象,表明该结构在设计荷载作用下安全性较高;在对称荷载作用下,2主塔偏位基本一致,表明该体系对称性较好;试验测试数据与理论计算值吻合较好,模型桥能较准确地反映实桥的受力特点,验证了结构计算理论。     

交通荷载引起的静偏应力对压实黄土动力特性的影响

区别于地震荷载,交通荷载作用下的静偏应力对土体动力特性的影响显著。通过室内动三轴试验研究静偏应力对压实黄土动应力-应变关系的影响规律,分析动模量随加载振次的变化规律。结果表明:静偏应力可以显著提高同等动应变幅值下土体的动模量;随着静偏应力的增加,土体的动应力-应变关系在一定的起始动应变幅值范围内呈线性关系。当不考虑静偏应力时,土体的动模量随着振次的增加逐渐衰减;当考虑静偏应力时,土体的动模量随着振次的增加逐渐增大。此外,通过将动力荷载作用下土体的循环累积应变分解为动力蠕变和弹性应变,对土体的滞回特性进行了修正,修正之后静偏应力对土体动模量的强化作用更加明显。修正方法可为交通荷载作用下路基的动力响应和长期变形分析提供更为清晰的研究思路和意义明确的力学参数。     

塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥成桥状态力学参数研究

为了提高塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥的施工控制精度,为后续的参数识别和误差修正提供理论基础,以国内某矮塔斜拉桥为工程背景,通过计算比较各设计参数在成桥状态时对主梁线形、应力、成桥索力和主塔偏位的影响,分析各设计参数的敏感性。研究结果表明:主梁容重、拉索初张力、季节温差和索梁温差为主要设计参数,而混凝土弹模、日照温差和索塔两侧温差对成桥状态的影响较小,为次要参数。研究结果可为同类型斜拉桥的施工控制提供参考。     

基于IDA的铁路超高墩地震易损性分析

为探究铁路超高墩结构的抗震性能并对其在双向水平地震作用下的易损性进行评估,以西部山区某高速铁路超高墩结构为研究对象,根据结构自身动力特性,以材料应变状态对应的截面曲率作为损伤指标,描述其不同的损伤破坏状态并确定不同损伤状态所对应的指标限值。基于IDA方法,从PEER数据库中选取10组远场地震动作为双向地震动输入样本,以ANSYS为平台建立超高墩有限元模型进行非线性动力时程分析,得到不同强度地震动对应的结构地震响应。结合能力需求比的对数回归分析,建立超高墩各控制截面的概率地震需求模型对其易损性进行评估,并采用一阶界限法计算超高墩整体损伤概率并建立易损性曲线。结果表明：H形双柱式薄壁空心超高墩在强震作用下各部位均会发生一定程度的损伤,其中墩底部位损伤最为严重,在PGA为1.0g时墩底部位轻微损伤、中等损伤和完全损伤的超越概率分别为98.71%、96.92%和36.02%;结构完全损伤概率较小,满足三水准抗震设防要求并具有良好的抗倒塌能力;易损性分析能够准确地反映超高墩的真实抗震性能,为实际工程中既有超高墩的震后损伤加固或新墩设计提供理论依据。     

桥梁温度分布情况对桥上无砟轨道的影响分析

研究目的:为研究不同桥梁温度分布情况对无缝线路的力学特性和轨道静态几何形位的影响,根据梁轨相互作用理论和有限元法,建立简支梁桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路计算模型,分别分析在桥梁均匀温度荷载和不均匀温度荷载作用下无缝线路的受力与变形情况,并研究两种温度荷载对轨道静态几何形位的影响。研究结论:(1)在桥梁不均匀温度荷载作用下,无缝线路受力和变形与桥梁均匀温度荷载作用下的计算结果存在较大的差异性;(2)两种桥梁温度荷载作用下,轨道几何形位会产生一定的改变,且均对高低偏差和水平偏差影响较大,而对轨距偏差和轨向偏差影响较小;(3)当桥梁阴、阳面温差为30℃时,高低偏差最大值为-3.23 mm,大于其相应的限值±2 mm,因此在进行桥上无缝线路设计时不可忽略梁体温差对轨道几何形位的影响;(4)建议在进行高速铁路桥上无砟轨道无缝线路设计时,采用桥梁均匀温度荷载进行加载,而在检算时,采用桥梁不均匀温度荷载进行加载;(5)本研究成果对简支梁桥上无砟轨道无缝线路设计具有参考价值。     

超长大直径群桩沉降计算方法探讨

针对苏通长江大桥主塔超长大直径灌注群桩基础,分别采用目前国内铁路桥涵地基和基础设计规范、公路桥涵地基与基础设计规范、建筑桩基技术规范、建筑地基基础设计规范和美国桥梁设计规范中的荷载与抗力系数设计法对其沉降进行计算,然后再与大型离心模型试验沉降值进行比较,提出考虑超长桩的桩身压缩和采用荷载传递系数修正桩端附加应力的沉降计算方法,得到的理论计算值与试验值比较接近,仅相差7.8%;同时用该法所得计算值与内昆线某一大跨刚构连续组合体系特大桥超大规模高墩群桩基础的沉降试验值也比较逼近。最后讨论了现行规范中对群桩沉降计算存在的一些问题并提出一些建议。     

高墩大跨连续刚构桥梁IDA分析结果离散原因

为研究地震动特性对高墩大跨桥梁IDA分析结果离散性的影响,以某一高墩大跨铁路桥梁为工程依托,基于OpenSEES建立其非线性有限元模型;采用"谱兼容"的方法从太平洋地震中心的PEER数据库选择20条地震记录,对该算例桥梁进行IDA分析,研究地震动的峰值、反应谱幅值S_(a.max)和S_a(T_1,5%)等参数对结果离散性的影响。研究结果表明:高墩大跨桥梁的IDA分析结果的离散性是由于桥梁第1阶模态对应的谱加速度S_a(T_1,5%)的离散导致的,二者存在明显的正相关关系,在高墩大跨桥梁增量动力分析选择地震波时严格控制S_a(T_1,5%)的离散性,有利于提高高墩大跨桥梁非线性地震反应分析结果的精确性。     

高墩大跨连续刚构桥的稳定性分析

研究目的:西部地区及偏远地区受地形条件的限制,修建公路时常需要跨越河流、沟谷等复杂地形,因此高墩大跨连续刚沟桥的修建日益增多,其墩高也由原来的几十米提升到了上百米的高度,随着墩高的增大、跨径的增长,对该类桥型稳定性问题的研究就显得尤为重要。研究结论:本文以山西省某(90+168+90)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,分别进行了高墩自体稳定性分析、施工阶段最大悬臂状态稳定性分析以及成桥阶段稳定性分析。通过计算可知:(1)高墩自体稳定性分析中,温度效应对高墩稳定性的影响较小;(2)施工阶段最大悬臂阶段的稳定性分析中,各向风荷载中顺桥向的风荷载对结构的稳定性最为不利;(3)成桥阶段的稳定性分析中,当车道荷载和人群荷载的均布力布置于中跨时对成桥的稳定性最为不利,风荷载对成桥阶段的稳定性影响较小,而温度效应对稳定性的影响则不可忽略;(4)该桥在施工过程中以及成桥阶段均具有良好的稳定性,计算分析过程对实际工程中高墩大跨连续刚构桥梁的稳定性分析具有一定的参考价值。     

温度荷载对连续梁桥上无砟轨道变形特性影响分析

为研究均匀温度荷载与不均匀温度荷载对连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力和线路几何形位的影响,基于梁轨作用原理和有限元法,建立连续梁桥上C RT SⅢ型板式无砟轨道空间耦合模型,分析在桥梁整体升温与不均匀温度荷载作用下无缝线路的变形,并对比2种温度荷载对无缝线路几何形位的影响.研究结果表明:整体升温与不均匀温度荷载作用下无缝线路受力与变形结果差异明显,两者间的钢轨横垂向位移的差异随阴阳面温差荷载增大而增大,主要影响轨道高低不平顺与水平偏差;连续梁上的钢轨水平偏差,轨距偏差和轨向偏差比线路两端简支梁要大,连续梁部分的高低偏差比简支梁要小;当桥梁阴阳面温差荷载最大时,连续梁两端出现高低偏差最大负值,最大值为?3.475 mm,大于其限值±2 mm,当连续梁跨度超过135 m时桥梁变形限值超出设计规范规定变形限值;在高速铁路桥上无缝线路设计时,应考虑桥梁不均匀温度荷载作用对轨道几何形位的影响,特别注意其对高低不平顺的影响.     

高墩刚构桥基础不均匀沉降对无缝线路的影响研究

高墩大跨刚构桥桥墩若出现工后沉降,桥墩纵向和横向的沉降值存在差异,将导致桥墩出现纵横向偏转。针对桥墩偏转对无缝线路的影响,结合某一高墩大跨刚构桥上无缝线路,利用有限元方法,建立空间线—桥—墩—体化模型,分析桥墩纵向、横向偏转对桥上无缝线路的影响。计算结果表明:随着桥墩纵向偏转角度的增加,钢轨中产生的附加力近似呈线性增加;当桥墩纵向偏转与温度荷载耦合时,桥墩纵向偏转所引起的钢轨纵向力变化幅度不大。桥墩的横向偏转主要引起轨道长波不平顺,钢轨位移及不平顺随着桥墩的横向偏转角的增加而增加,并且当桥墩横向偏转角较大时,整个桥上无缝线路会出现多处不平顺超限,超限位置主要分布在左、右侧桥台及两个梁体接缝处。     

隧道爆破与车辆移动荷载对既有百米高墩大跨刚构桥振动影响监测

采用现场调研和现场振动监测等手段,进行新建隧道爆破与车辆移动荷载对京昆高速公路既有百米高墩大跨刚构桥振动影响研究。研究结果表明:隧道爆破对距离最近的左线四号桥墩影响较为严重,对右线四号桥墩影响较小。车辆荷载对右线百米高墩影响最大,对左线百米高墩影响较小。隧道爆破传给桥墩的振速总体比车辆移动荷载振速要大,但隧道爆破和移动荷载实测质点峰值振动速度值均小于振动安全速度(0.1 cm/s),不会对右线四号桥墩和左线四号桥墩造成损坏性影响,但振速最大接近0.1 cm/s,应采取措施进行预防加固。     

基于易损性能分析的山店江大桥高墩抗震评估技术研究

以汝郴高速公路山店江大桥1号高墩为工程背景,通过对钢筋混凝土截面的弯矩-曲率分析确定高墩的损伤指标,利用midas/civil软件进行非线性时程分析,得到该桥墩的理论易损性曲线,并讨论壁厚和基础约束刚度2个参数对桥墩易损曲线的影响。研究成果可为预测结构的抗震性能、结构的抗震设计、加固和维修提供参考。     

MMP桩湿喷法施工引起路基超孔压和位移的数值模拟

多方位立体双向搅拌桩(MMP桩)是水泥土搅拌均匀成桩质量高的一种地基处理方法。为了研究路基工程中MMP成桩过程对桩周土体超孔压的变化,使用有限元软件ABAQUS,建立有限元模型,采用Biot固结理论和修正剑桥模型以及现场土性参数试验值,模拟上海近郊某铁路路基工程中MMP桩成桩过程,计算得到了成桩过程的超孔压产生、增长及消散情况,并与现场实测结果进行对比,两者变化趋势基本一致,吻合得比较好。对平整地基MMP桩扩孔也进行了数值模拟,将得到的超孔压变化情况和沉降情况与路基工程对比,结果表明:路基工程由于路堤荷载的作用,地表沉降有突变,超孔压值比平整地基偏小。     

铁路高墩桥梁基底摇摆隔震与墩顶减震对比研究

为提高铁路高墩桥梁抗震性能,探讨强震下高墩桥梁减、隔震设计,提出一种适用于顺、横桥向的高墩基底摇摆隔震设计方法。根据铁路高墩减、隔震设计参数确定原则,给出高墩摇摆隔震力学计算模型及其主要参数计算公式。结合某铁路高墩桥梁,采用数值方法分析其基底摇摆隔震效果与墩顶铅芯橡胶支座减震效果,并进行比较。结果表明:墩顶铅芯橡胶支座具有一定减震效果,基底摇摆隔震高墩能靠自重平衡地震作用,隔震效果比墩顶减震效果更好、更稳定;基底摇摆隔震技术还可实现墩底最大地震弯矩不受输入地震动频谱特性的影响。     

非对称单侧悬臂施工斜拉桥结构参数敏感性研究

为研究非对称单侧悬臂施工斜拉桥施工时的敏感参数,分别以成桥状态和最大悬臂状态相关力学指标为控制目标,采用不同的方法分析了主梁混凝土容重、混凝土弹性模量、斜拉索弹性模量、斜拉索初张力、主梁预应力荷载、施工临时荷载以及边跨填充铁块荷载等参数对各控制目标的影响程度。结果显示:以成桥状态主梁线形、主梁顶底面应力以及成桥索力为控制目标,将各参数增加10%的幅值,得出主要的结构影响参数为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重;以最大悬臂状态悬臂端竖向变形和主梁根部顶底面应力为控制目标,以参数敏感度为指标,分析得出此状态下主要的结构影响参数同样为斜拉索初拉力和主梁混凝土容重。以敏感度为指标可以量化判断参数敏感性,建议进行具体分析时可采用此类方法。     

基于能量法分析大跨连续刚构桥高墩稳定性

通过平动约束、转动约束和平转动耦合约束来模拟基础对墩底的约束作用,成桥状态下采用平动约束和转动约束弹簧来模拟墩顶的边界约束,依据弹性稳定理论和能量法推导出不同状态下高墩临界荷载的计算公式。最后将有限元模型理论解和本文公式计算值进行对比,验证了公式的正确性和适用性。