基于拓扑优化理论的悬索桥双吊杆索夹优化设计

索夹是连接悬索桥主缆和吊索普遍采用的关键构件,该部位的设计目前主要取决于相应的力学标准和设计者的经验,此方法存在明显的局限性,故进行索夹空间具体形式的研究十分必要。以长沙市三汊矶湘江大桥为工程背景,取索夹耳板及过渡部位作为主要研究对象,建立不同倾角的双吊杆索夹有限元实体模型,分析索夹基本结构的力学性能。基于变密度法连续体拓扑优化理论,在静力分析的基础上对索夹基本结构进行优化设计。根据拓扑优化结果分析,优化后索夹结构模型图与基本结构应力云图具有明显相似性,可参照基本结构静力分析中应力等值线进行新型索夹的概念设计。综合考虑优化后索夹结构侧边线倾角的变化规律和索夹设计区域相对索夹中心的偏移幅度,调整索夹吊孔位置使吊索合力尽可能的通过索夹中心。拓扑优化中索夹设计区域的偏移距离与吊索力的偏移距离存在显著的线性函数关系,经过线性回归分析,得到优化后索夹形状的简化拟合公式,在满足索夹抗滑及结构受力均匀的前提下使材料用量最经济。研究结果表明：在满足结构应力安全储备的前提下,优化后索夹结构的耳板相较于基本结构减重约50%～60%,相较于原工程背景结构减重约20%。索夹拓扑优化实现了结构轻质、高强和经济的...     

高速铁路高立柱大跨度钢横梁框架墩设计研究

以商合杭高铁商丘特大桥框架墩为依托,介绍高速铁路大跨度连续刚构拱桥的结构设计,对大跨度框架墩横梁结构形式的选择、钢横梁设计要点进行研究。研究结果表明,大跨度框架墩宜采用钢结构,横梁的稳定性、结构强度及动力性能满足高速铁路无砟轨道的各项指标要求。钢结构具有自质量轻、施工速度快、干扰小的特点,适用于跨既有线作业,在高速铁路跨越既有线设计方案中广泛应用,研究成果可为类似工程提供参考借鉴。     

津滨轻轨先铰接后刚接的钢-混凝土混合框架墩设计

结合跨疏港公路立交桥下部结构采用钢横梁钢筋混凝土墩柱组合框架墩结构 ,主要介绍框架墩的构造形式、计算模式、横梁与柱先铰接后刚接的连接形式以及施工方法等设计关键问题     

新型铁路钢横梁框架墩设计与施工技术研究

新建铁路与既有铁路以小角度交叉时,为减小结构跨度、结构高度、施工高度和运营铁路上方施工作业时间,多采用钢横梁混凝土立柱组合框架墩结构。以连盐线跨越既有陇海铁路为工程实践,分析控制结构设计的各项指标及钢横梁的预拱度设置,介绍钢横梁与混凝土立柱先铰结后刚接的体系转换形式,创新地提出新型临时支撑—钢球铰的理念,阐述墩梁结合处的节点设计与施工关键技术。     

钢桁结合梁桥面系结构设计研究

介绍了国内外道碴桥面钢桁结合梁桥或钢拱桥可采用的几种桥面系结构形式,并结合96m钢桁结合梁设计,提出了桥面系合理的结构形式及结构内力计算方法,论述了桥面板配筋方法、横梁截面选择以及混凝土桥面板的施工方法。     

自锚式悬索桥空间索夹施工技术

南京长江隧道工程江心洲右汉大桥通过索夹放样,索夹安装顶线标记,成功解决了主缆从空缆到成桥横向位移产生的扭转,确保主缆高强钢丝在成桥状态下的结构受力安全。采用自制螺栓拉拔器对索夹螺栓进行预紧,更加精确地控制了索夹螺栓的预紧力,确保索夹对主缆的握紧效果。     

南京长江第三大桥钢塔柱设计与加工

南京长江三桥钢混结合区置于索塔下横梁顶面。为避免涡激振动和驰振,通过10种切角方案和3种切角形式断面不同攻角情况下风洞试验对塔柱进行选型,并在塔端设置一组制振设备,以控制索塔架设过程中的振动。节段连接采用高强度螺栓。使用ANSYS程序进行结构有限元分析,对最不利的施工状态进行检算。在工厂制造板块和锚箱,在工地组焊钢塔柱节段,在桥位进行钢塔柱节段安装。通过焊接评定试验,确定焊接工艺和焊接顺序,采用大型数显端面加工落地铣镗床和精密测量设备,确保加工精度。     

高速铁路矮塔斜拉桥主梁局部受力行为分析

新建商丘至合肥至杭州铁路工程颍上特大桥在主梁斜拉索锚固区采用相比于隔板更为轻巧的横梁结构。针对这种新颖结构,为更好地了解其受力特性、优化构造细节,建立中支点至中跨跨中间的1/4主梁模型。模型考察主梁横梁局部应力,得到增设倒角可降低此处横向拉应力的结论。同时还关注腹板剪力分配,得到在无索区段中腹板承担较大剪力,有索区段相反的结论。最后通过索力作用下桥面板纵向应力分布模式,显示出索力在桥面板的传力路径,为结构局部优化、横向分析及结构配筋提供依据。     

大跨径钢管混凝土桁架拱桥稳定性分析

对小三峡大桥主桥即中承式钢管混凝土桁架拱桥的空间稳定性进行了分析。采用Midas/civil有限元程序建立该拱桥的空间有限元计算模型,对其进行了空间稳定性计算与分析。计算结果表明:该拱桥拱肋的横向刚度较小,可以通过优化拱肋截面尺寸与改善横撑结构形式达到提高拱肋横向刚度的目的;桥面系面外刚度略小,需要加强预制小T梁与横梁的连接,同时加大边纵梁的截面尺寸并与横梁固结,以提高桥面系的面外刚度,使桥面系形成强大的梁格体系,共同抵抗外荷载的作用。     

某大跨度钢桥纵向约束体系锚固结构设计与优化

大跨度钢桥常采用弹性索体系作为大桥的纵向约束,其锚固结构的局部应力较大、传力路径复杂,设计中需要针对其进行专门的计算分析,以保证锚固结构的可靠性。对某大跨度异型拱桥的弹性索锚固结构建立有限元模型,计算分析了钢锚箱结构在最大索力作用下各板件的应力分布。计算结果表明,钢锚箱在最大索力作用下各板件的各项应力值均满足规范要求,结构处于弹性工作状态。同时,针对钢锚箱各板件的布置情况进行优化计算分析,得到合理的锚箱加劲板布置形式。     

既有铁路黄河大桥改造方案的优化

研究既有铁路黄河桥改造方案,结合项目实际和现场条件,提出3项优化措施:墩帽改造采用永临结合"钢壳"方案,减少常规模板安装、拆除等工作量;利用旧梁整体提升架、梁顶有轨小车和新梁拼装大型桥式门吊等措施提高施工物资运输效率;适度扩大并均衡配置钢梁场地规模,增加钢梁单次安拆节段数,减少施工循环次数。以上措施有效加快了工程建设,缩短工期约120 d。     

永临结合的墩顶转体法在铁路连续梁桥施工中的应用研究

与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法减轻转体质量,降低球铰制造、运输及安装的难度和转体重心高度,减小承台尺寸,缩短基坑敞口时间,提高跨线施工的安全性,是铁路连续梁桥转体施工新的发展方向;结合转体系统布置于墩顶的特点,对支撑体系进行优化,并采用钢管混凝土转台,减少转体机构尺寸,同时增加施工操作空间;在转台设计中引入夹层钢板,通过抽取夹层钢板,将转体球铰转换为防落梁挡块,实现转体施工结构设计的永临结合;提出桥梁墩顶转体、永久支座安装、结构体系转换等全套的施工工艺,可供后续工程参考。永临结合的墩顶转体法施工铁路连续梁,丰富了我国转体桥梁的设计和建造技术,取得了较好的经济效益和社会效应,应用前景广阔。     

延安火车站钢结构雨棚张弦梁施工关键技术

延安火车站无站台柱钢结构雨棚设计采用拱形张弦梁主体结构,介绍了工厂分段制作,拉索敷设、张拉、内力和变形检测,吊装、就位和上弦管内灌浆过程中采取的质量和安全保证措施,确保张弦梁变形和内力控制在规范允许范围内,节省了工期,取得了良好效果。     

万州长江大桥钢桁拱系杆梁桥架设技术

万州长江铁路大桥采用刚性拱柔性梁的新型桁拱结构。针对大桥架设工序复杂、技术难度大等特点,采用边跨168 m钢梁在膺架上拼装及半悬臂拼装,中跨360 m钢梁利用吊索塔架辅助双向全悬臂架设、跨中合拢的方法进行拼装。钢梁架设由既可以在平弦上进行钢梁架设、又可以在斜坡上行走架设钢桁拱的架梁吊机完成。桥梁架设的关键技术及创新点包括:边跨钢梁临时支墩设计及施工、吊索塔架设计及施工、斜爬式架梁吊机设计及施工、墩顶纵横移设备布置、边跨钢梁端部压重施工、跨中桁拱及系杆合拢等。     

大体积盖梁钢管桁架法施工设计

济南二环东路高架桥工程第三合同段跨胶济铁路段上部结构为简支变连续小箱梁,下部结构为门式墩,墩高18.1～25.5 m,墩顶设大体积盖梁,梁高达3 m,仅2.6 m宽,净跨24.7 m,施工难度大。以第114号盖梁为例,介绍了大体积盖梁的钢管桁架法施工设计。     

跨座式单轨交通中复线钢轨道梁受力性能初步探索与研究

跨座式轨道交通中钢轨道梁环保、经济的特点非常适合我国单轨交通发展的需要。为了更好地发展单轨交通,针对我国跨座式单轨交通体系中钢轨道梁应用、研究不足的现状,以1榀64 m的简支直线钢轨道梁为研究对象,利用ANSYS有限元计算软件建立空间模型,对在竖向荷载作用下的单线钢轨道梁和复线钢轨道梁进行受力分析,研究钢轨道梁的应力和变形等受力性能。通过将单线钢轨道梁整体与复线钢轨道梁整体计算结果进行对比分析,得出复线钢轨道梁能够更好地满足竖向荷载下的结构受力要求,承载能力明显提高,建议工程中参考复线钢轨道梁这种结构形式进行设计。     

于家堡枢纽站房南段地下结构体系研究

研究目的:天津于家堡枢纽站房南段地下结构为地下火车站,位于长轴跨度143m的贝壳形钢结构网壳下,站台不设柱。为解决重载、大跨、顶板上下结构柱网不对应、上部网壳水平荷载大、顶板超大开洞、洞边板大跨悬臂等技术难点,需对结构体系进行研究。借助有限元,对拱形和框架两种结构体系进行分析。研究结论:(1)与框架体系相比,拱形体系顶梁弯矩小,但主要构件仍超出了钢筋混凝土的承载能力。(2)由于柱距大且不均匀、顶板超大开洞,拱形体系顶梁受拉严重。(3)内拱外平断面的拱效应不如从其下边缘起拱的真正拱。(4)针对于家堡枢纽南段地下结构的特点,框架体系优于拱形体系。     

徽水河大桥塔梁结合段构造优化研究

斜拉桥外倾H型塔柱与钢板组合主梁在塔梁结合处采用固结式连接,是一种构造较为复杂的斜拉桥塔梁连接形式。本文以芜黄高速徽水河大桥为依托,利用有限元分析和BIM模型分析方法,从受力需求和施工便利性角度对塔梁结合段的合理构造进行研究。结果表明,钢板组合主梁在塔梁结合段位置存在刚度突变,应在靠近结合面位置合理设置过渡加劲以实现应力平顺过渡,优化后的结合段局部受力状态良好;采用BIM技术准确模拟结合段范围内钢构件、钢筋、预应力空间位置,以主受力钢筋和钢构件保持连通为原则,精准确定钢梁开孔位置,保障了开孔质量与精度,解决了结合段钢结构及钢筋安装难题,最后提出合理的塔梁结合段构造形式。     

沪通长江大桥112 m钢桁梁墩顶临时连接件焊接质量控制

沪通长江大桥北岸主桥中共有23跨112 m简支钢桁梁,采用"先连续后简支,悬臂拼装"的"1+1"、"2+1"和"3+1"模式进行安装架设,结构体系转换主要通过墩顶临时连接的焊接与解除来实现。因此,墩顶临时连接件的焊接质量是保证整个钢桁梁悬臂拼装安全的关键。根据112 m钢桁梁架设方案和墩顶临时连接设计特点,厘出墩顶桥位现场焊接工程控制重难点,结合工程实际做好焊接工艺评定,从焊接坡口组装、焊接顺序,到具体焊接工艺提出针对性的技术保障措施,确保墩顶临时连接件焊接质量,有力保障悬臂拼装安全顺利过墩顶,取得很好的工程效果。