时速160～200 km磁浮交通桥梁结构竖向刚度及温度变形适应性研究

磁悬浮交通因其噪声小、能耗少等优点,成为具有良好前景的城市交通工具,但针对时速160～200 km磁悬浮交通系统研究尚处于起步阶段,其桥梁结构竖向刚度及温度变形适应性研究成为当务之急。分析影响轨道梁刚度及变形的因素,对比各项规范中变形指标限值,探索适用于时速160～200 km磁悬浮交通轨道梁的静活载竖向挠度限值以及温度引起变形限值;提出一种新型结构形式,利用有限元分析计算静活载、温度荷载作用下不同梁高、不同跨度的挠度,并确定不同跨度下的合理梁高,给出经济合理的结构尺寸。研究表明,梁高对静活载挠度和温度变形挠度均有显著影响,建议时速160～200 km的磁浮交通优先采用跨度为24 m、梁高为2.1 m的结构形式。     

RPC箱形梁预应力局部影响区研究

构件预应力局部影响区与混凝土弹性模量,梁截面尺寸等因素有关。用有限元ANSYS软件对箱形梁进行数值计算,结合圣维南原理得出预应力局部影响区约为0.5倍梁高的结论,并按相似理论设计模型梁进行实验证明了这一结论,对RPC箱梁的设计具有参考价值。     

高速铁路槽形梁桥竖向温度分布模式研究

以沪昆高速铁路某槽形梁斜拉桥为工程背景,根据传热学和太阳物理学等相关理论,建立槽形梁横断面热力学分析模型,研究槽形梁内部的温度分布规律,探讨各类参数的影响,在此基础上提出日照作用下槽形梁横断面上温度分布模式。分析发现:不同时刻、大气透明度系数、混凝土表面辐射吸收率及梁高虽然会引起槽形梁温度场变化,但对槽形梁的竖向温差模式影响不大;槽形梁温差模式可按两部分进行拟合,截面顶缘温差22℃,采用指数函数和线性函数相结合模式进行拟合;下缘最大温差4℃,并线性变化至0℃。     

高铁大跨拱承式独塔斜拉桥成桥状态力学参数敏感性分析

以国内某高铁拱承式独塔斜拉桥为工程背景,通过有限元分析,研究主梁容重、拉索初张力、材料弹性模量和温度作用等力学参数对该桥成桥状态下力学性能(主梁线形、截面应力、成桥索力和主塔线形等)的影响规律,识别影响较大的敏感力学参数和对这些参数敏感的结构关键部位.研究结果表明:主梁容重和拉索初张力对主梁线形、截面应力和成桥索力的影响较大,对主塔线形的影响较小;材料弹性模量对成桥状态下结构力学性能的影响都很小;温度作用对成桥状态下结构力学性能的影响规律较为复杂.     

轨道交通预应力混凝土梁施工阶段徐变性能研究

以实际工程的轨道交通预应力混凝土梁为原型,以跨中截面应力等效与施工工艺相似为原则,共设计6根1:5大尺度模型梁,对其施工过程中的徐变性能进行了试验研究,重点考察混凝土种类、预应力筋张拉方式和截面应力差等因素对轨道梁徐变变形的影响.基于大型商用软件SOFiSTiK和自行编制的步进法有限元程序对模型梁在施工阶段的徐变变形进行时随全过程分析,计算结果与试验值的误差在10%以内.在此基础上,提出了考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式和跨中截面应力差等多因素影响的、轨道梁施工阶段徐变变形设计建议.本文研究成果可为轨道交通预应力混凝土梁的施工阶段徐变变形控制与计算提供依据和参考.     

城市轨道交通大跨度小半径曲线梁桥设计

轨道交通大跨度小半径曲线梁桥具有受力复杂、车辆荷载大、设计难度高等特点。曲线梁桥由于轴向变形与平面内弯曲耦合,竖向挠曲与扭转耦合,以及弯曲、扭转与截面畸变耦合等因素,易发生梁体水平径向位移过大、梁体翘曲、墩梁固结处开裂、支座脱空等工程问题。依托大连轻轨某小半径大跨度预应力混凝土曲线梁桥工程,通过对曲线桥梁受力情况的分析,考虑变形耦合效应,确定了截面、钢筋及预应力钢束设置等关键技术参数,并针对曲线梁存在的"外梁超载,内梁卸载"问题,对支承形式及偏心等关键参数进行了讨论。研究表明,采用单箱单室截面、合理设置钢筋、预应力约束、支座等措施能有效解决此类工程问题。     

高速铁路大跨度混合梁连续刚构设计关键技术研究

广湛高铁采用(109+2×200+109) m混合梁连续刚构跨越西江主航道,主梁采用预应力混凝土梁+钢混结合梁的混合梁形式,与预应力混凝土连续刚构相比,减轻了结构自重,降低了主梁弯矩和剪力,提高了桥梁跨越能力;跨中采用钢混结合梁,减小了因混凝土收缩徐变对结构后期变形的影响,改善了结构受力和高速行车条件。钢混结合段为钢主梁与预应力混凝土主梁的连接构造,是混合梁桥关键传力部位,根据刚构桥的钢混结合部受力模式,设置于主梁受力较小位置,采用有格室后承压板式结合部构造。通过对钢梁截面分析比选,采用符合结构受力特点、经济性较好的槽形钢箱混凝土结合梁,并对槽形钢梁超高腹板稳定性、空腹桁架式横隔板构造等关键技术进行研究。建造方案推荐采用挂篮悬臂浇筑混凝土梁,钢梁采用整体吊装安装,混凝土桥面板采用分块预制,可有效保证施工工期。     

京沪高铁简支系杆拱创新设计与发展

简支系杆拱是一种结构受力明确、刚度大、高度低,且美观、经济的无推力拱桥。在京沪高铁徐沪段,简支系杆拱首次被系统研究和广泛运用。该路线共设跨度96 m、112 m和128 m的简支系杆拱桥21处。简支系杆拱的结构为外部静定、内部超静定的尼尔森体系平行拱或提篮拱;系梁采用单箱三室等高预应力混凝土箱梁;拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面;吊杆采用PES (FD)低应力防腐索体。通过对吊杆布置形式、矢跨比和拱轴线线形等关键技术参数进行对比研究,确定了合理的结构形式。对简支系杆拱结构的优化进行了总结,并对桥梁结构的发展进行了展望。     

CFRP加固混凝土墩柱温度自应力及参数研究

基于平截面假定,考虑碳纤维布(CFRP)与混凝土的热膨胀系数不同,根据自平衡力系条件建立CFRP加固任意形状横截面混凝土构件因日照辐射或年温差引起的温度自约束变形求解方程。进而推导出CFRP加固混凝土矩形、箱形墩柱在指数温度梯度下和均匀温度梯度下的温度自应力解析式,并结合混凝土板壁式柔性墩算例分析,表明CFRP中将产生可观的温度自应力,在CFRP加固混凝土构件设计时应予考虑。最后讨论了CFRP的厚度、热膨胀系数、弹性模量和混凝土强度等级(弹性模量)、截面宽度、高度等参数对CFRP加固混凝土矩形墩柱温度自应力的影响,其结论对CFRP加固混凝土构件的受力分析及加固设计有一定的参考价值。     

盘营客运专线铁路单线预制常用跨度简支梁设计

客运专线铁路常用跨度简支梁具有外观简洁、技术成熟、经济指标优越等优点,广泛应用于客运专线铁路桥梁之中。主要论述盘营客运专线单线预制常用跨度简支梁设计情况,包括主要结构尺寸拟定及结构构造、纵横向计算结果、车桥耦合动力仿真分析等。该套简支梁采用等梁高及相同截面,使制梁模板简单化,保证箱梁结构外形统一;采用较小的截面尺寸,以降低结构自重、节省材料及造价。经过试制试验后,各项指标均满足设计及相关规定要求。     

高速铁路悬臂现浇连续梁桥后期徐变影响因素分析

长期荷载作用下,徐变将引起大跨度预应力混凝土连续梁桥的上拱或下挠。为满足现行高速铁路的高平顺性及高稳定性要求,大部分均采用无砟轨道,但其可调性很小。通过建立多座不同跨度的连续梁有限元模型,分析了混凝土弹性模量E、预应力张拉龄期τ、不同徐变计算模式及二恒铺装时间等主要因素对后期徐变的影响。结果表明,混凝土弹性模量必须达到设计要求;预应力张拉时混凝土龄期根据具体计算结果可适当调整;不同徐变计算模式差异大;延长二恒铺装时间可显著减小徐变变形。     

纳米碳纤维混凝土力学性能的试验研究

纳米碳纤维作为一种新型材料,具有高强度,高弹性模量等力学上的优异特性.通过单轴抗压试验和劈裂试验,测试了掺加3种类型纳米碳纤维的普通混凝土和自密实混凝土的基本力学性能,并讨论其最优掺量.实验结果表明:适当掺量且纤维分散良好的纳米碳纤维混凝土28 d抗压强度和劈裂强度均有不同程度的提高,表明纳米碳纤维对于混凝土材料力学性...     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

考虑内腔空气影响的高速磁浮轨道箱梁日照温度场研究

高速磁浮混凝土轨道梁在日照作用下温度分布不均匀,易引起梁体变形、开裂,影响行车安全.本文以上海浦东地区的气候条件为基础,研究了日照辐射下高速磁浮混凝土轨道箱梁的温度分布规律.首先基于固体传热和流体传热理论计算了浦东地区的太阳辐射值,然后建立了混凝土轨道箱梁有限元模型,并在考虑箱梁内腔空气传热效应的前提下计算了轨道梁整体...     

高温作用后混凝土强度与变形试验研究

对86个混凝土试块在常温～1000 ℃范围内温度作用后，进行了强度与变形试验和理论分析工作，主要包括混凝土抗压强度、抗拉强度、轴心抗压强度及弹性模量等几个方面．探讨了高温作用后混凝土强度和变形的变化规律，着重分析它们与作用温度的相互关系，并建立简明的数学表达式．     

斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

研究了斜拉桥中波形钢腹板箱梁在成桥状态下的力学特性。以新密市溱水路波形钢腹板箱梁斜拉桥为工程实例,通过有限元计算与分析得到主梁的竖向位移、波形钢腹板的剪应力、混凝土板的正应力和竖向挠度、主梁的纵向正应变、混凝土板的应力传递等各项力学规律。结果表明,波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高方向近似均匀分布;波形钢腹板的竖向变形在整个主梁的竖向变形中起主要作用;波形钢腹板的纵向正应变小于混凝土板;按波形钢腹板承担全部剪力的传统理论进行结构设计偏于保守。     

杭州湾大桥梁上运梁过程仿真分析

对杭州湾大桥非通航孔滩涂区的50 m箱梁上运梁过程进行空间仿真分析。按照实际工况荷载,考虑预应力空间效应,施加等效节点力,并合理考虑支座等细部建模,建立精密的三维实体有限元仿真模型。混凝土的材料特性按现行公路桥梁设计规范取值,考虑最不利计算荷载,支座底部按刚性单元模拟,而与梁相接触层的弹性模量满足梁端回转变形时不出现拉应力,在结构离散时尽可能细分单元网格,由于梁端的应力相对复杂,采用比跨中更密的单元网格。计算承重箱梁整体变形和空间应力分布特性,结果为,由于载荷位置在支座附近,变形相对较小,最大挠度在反拱位移之内。支座截面的最大主拉应力发生在底板上表面侧,超过混凝土的开裂强度,因此,对该区域的混凝土应采取加劲处理,以防止混凝土拉裂;最大主压应力发生在架桥机肢腿处附近,小于混凝土的抗压强度。     

某钢-混凝土结合连续刚构桥设计

以某钢-混凝土结合连续刚构桥为例,从桥式布置、材料选择、结构设计、施工方法等几个方面进行介绍,并对关键构造和技术措施简要叙述。结论:上部结构采用大跨度结合梁,下部结构采用矩形墩,墩高跨度结构尺寸比较协调,线形流畅,造型轻盈,整体视觉效果好;结合梁与混凝土梁相比,其结构自重有较大减轻,便于桥墩基础满足受力要求;采用大节段工厂制造,现场吊装的施工方法,大大缩短了桥梁的施工周期,同时避免了对既有铁路、城市道路的干扰,保证其运营安全。     

双线铁路整体PC箱梁上拱度分析

由于混凝土的徐变效应,预应力混凝土简支箱梁桥的梁体在预应力荷载作用下的上拱变形缓慢发展,因而对桥梁设计及施工中的徐变变形分析尤为重要。如果对于徐变变形的预测不准,在运营阶段梁体徐变变形的发展将会引起桥面的立面线形不平顺,严重影响行车安全和旅客舒适度,甚至将造成梁体上拱度过大而无法使用。在高速铁路上这种影响显得尤为突出,应予以足够重视。本文针对某双线铁路就地浇筑的预应力混凝土整体箱梁,采用MIDAS/Civil结构分析软件,结合国内外几种规范中徐变系数的计算公式,计算在施工阶段的预应力张拉、落梁和铺砟后的荷载作用下梁体的变形,并将其与现场实测的数据比较。通过现场实测变形与理论分析结果的对比得出,采用我国现行铁路规范的计算值与实测值吻合良好。