350～400km·h~(-1)高速列车作用于声屏障的脉动风荷载特性研究

针对350~400km·h~(-1)高速列车作用于声屏障的脉动风荷载问题,基于三维非稳态的k-ε两方程紊流模型,采用移动网格的数值仿真计算多种车速、多种屏轨距条件下列车通过声屏障区域的动态风场过程,得出声屏障各部位的脉动风荷载时程曲线等各类结果数据及多种参数的影响规律,并与实测资料进行对比分析。结果表明:300~400km·h~(-1)列车脉动风荷载随列车速度的增加而加速增大,与声屏障至线路中心距离呈现近双曲线性反比关系,风压值分布沿声屏障高度呈现底部大、顶部小的规律;理论计算风压值及其与实测列车脉动风荷载时程曲线形状、参数影响规律等均相符较好,部分计算风压量值略大于实测值,原因在于计算中列车及声屏障模型光滑表面的模拟方法忽略了实际粗糙表面的风阻等因素。在仿真与实测的基础上,提出380~400km·h~(-1)高速列车脉动风荷载的最大风压取值建议及广义振动频率范围1.96~4.79Hz等动力设计建议。     

2类PBL推出试验破坏机理及承载力影响因素研究

为探明2类PBL推出试验的破坏机理及极限承载力的主要影响因素,基于Abaqus平台运用非线性有限元方法建立2类PBL推出试验的精细有限元模型。计算结果表明:PBL在埋入式试验中的极限承载力与滑移性能均优于标准推出试验,非线性有限元计算结果与试验结果符合较好。2类推出试验的破坏机理及主要构件的破坏形态差异较大,标准推出试验中试件的破坏源于混凝土开裂,而埋入式试验则是由于贯通钢筋被剪断。参数分析表明:在标准推出试验中,PBL极限承载力主要与混凝土强度和开孔板孔径有关;在埋入式试验中,混凝土强度、开孔板孔径和贯通钢筋直径对PBL极限承载力均有较大影响。     

基于模态参数的梁桥结构模型边界条件参数修正

针对实际桥梁结构复杂的边界条件,详细分析边界条件的附加约束参数。以梁桥结构的水平平动附加约束与扭转附加约束参数为讨论对象,采用最小二乘约束优化反演理论,建立以模态参数实测值与理论计算值误差平方和最小为目标的桥梁结构边界条件变异参数约束优化反演求解问题。在其基础上引入矩阵摄动理论,将结构动力方程的特征值及特征向量一阶摄动代入所建立约束优化方程,显著提高优化求解效率,并通过迭代求解的方式提高边界条件变异参数的求解精度。编制相应求解程序,通过某磁浮轨道梁方案的损伤识别验证表明,仅用前几阶仿真计算得到的模拟实测频率与振型经过4次迭代即可精确反演桥梁结构边界条件变异参数。     

某钢筋混凝土肋拱桥分阶段加固措施及受力性能对比分析

以一座横置桥面板肋拱桥为例.介绍了对该桥跨结构病害检测及试验评定的情况,据此提出了分阶段维修加固的措施.为了解加固各阶段结构的实际工作状态及受力性能并评价加固效果,进行了相应的静动力荷载试验,对比了加固各阶段主拱结构的强度和刚度,结构的固有振动特性及冲击性能.结果表明,加固完成后的拱跨结构强度和刚度得到了比较明显的提高;加固后的实测横向及竖向基频值,相对加固前分别增加了8.O%和6.9%.实测振型曲线对称性良好,与理论分析结果一致;加固后拱顶下缘实测行车及跳车冲击系数均有一定幅度的减小.该桥的加固方法有效地改善了结构的整体受力性能.     

高铁拱塔斜拉桥跨运营铁路主梁顶推控制分析

顶推施工能够有效降低跨运营铁路主梁施工对既有线路的影响,而顶推施工方案选择及主梁线形控制对于主梁能否顺利合龙及成桥线形有直接影响。以常益长高速铁路跨石长铁路拱塔斜拉桥的主梁顶推施工为依托,建立全桥有限元模型,模拟两种顶推施工方案;通过试算确定临时扣索及拱索索力,以控制顶推过程中主梁的线形变化及受力,确保主梁的安全精准合龙。结果表明,扣索方案,小、大里程侧转角分别为0.000 3、0.000 1 rad,两侧主梁竖向位移均为-30 mm,扣索索力最大2 860 kN,钢梁应力介于-34.09～31.76 MPa之间,扣塔应力介于-130.84～58.31 MPa之间;扣索+拱索方案,小、大里程侧转角分别为0.000 3、0.000 1 rad,两侧主梁竖向位移均为-31 mm,扣索索力最大2 580 kN,拱索160 kN,钢梁应力介于-34.40～32.81 MPa之间,扣塔应力介于-124.64～55.21 MPa之间;两种方案下合龙线形及受力均在合理范围内。不同合龙方案成桥钢梁应力差值均在1.0 MPa以内,成桥位移差值在1.0 mm以内,两者差异极小。为施工简便,优先推荐张拉扣索...     

高速铁路矮塔斜拉桥运营阶段收缩徐变效应分析

为探究高速铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥运营阶段收缩徐变效应规律,依托新建京沈高铁潮白河特大桥工程,借助有限元方法,以成桥阶段为基准,分析运营3个月至30年等时间段后,收缩徐变引起结构主要构件的变形和受力变化规律。研究表明：(1)收缩徐变引起主跨主梁下挠,有斜拉索锚固的边跨主梁上拱,无斜拉索锚固的边跨主梁下挠,桥塔有向主跨跨中方向变形的趋势;(2)收缩徐变作用下,主梁截面上下缘应力变化规律不同,塔柱和斜拉索内力均减小;(3)收缩徐变对结构变形和受力的影响呈现早期大、后期小和早期快、后期慢的规律,运营3年后,收缩徐变引起的结构变形和受力变化完成约80%,运营5年后,收缩徐变对结构的变形和受力几乎无影响;(4)非对称施工使结构运营期间的收缩徐变最大变形减小约20%,对结构后期运营无不利影响。     

大型沉井基础初沉阶段受力特性及开裂控制

大型沉井基础在初沉阶段因平面面积巨大、高度低、整体刚度小、基底土体不均匀性等而导致受力安全问题十分突出.以长100.7 m、宽72.3 m的五峰山长江大桥北锚碇沉井基础为背景,运用仿真分析和现场试验,进行大型沉井初沉阶段的受力特性及开裂控制研究.结果 表明:大型沉井在初沉阶段因面积大、高度低而受弯明显;采用传统大锅底下...     

铁路钢箱梁正交异性桥面加劲肋疲劳性能研究

甬江特大桥是国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥。目前国内外大部分疲劳模型试验研究都仅针对单一纵肋形式下正交异性钢桥面板的疲劳特性,不同纵肋形式下的对比研究较少。因此,结合弗拉索夫薄壁杆件理论,提出了加劲肋疲劳敏感部位面内疲劳应力的解析公式,分析了解析公式各疲劳影响因素的影响程度及作用机理,并同有限元模拟及2U+2V模型测试结果进行对比分析。研究表明:解析公式结果同有限元模拟以及试验测试结果一致,其中V型加劲肋疲劳敏感部位疲劳应力小于U型加劲肋,模型试验中U型加劲肋疲劳敏感部位出现裂纹,因此,在铁路列车荷载作用下,V型加劲肋疲劳敏感部位比U型加劲肋具有更好的抗疲劳性能。     

高速铁路声屏障动力特性研究

以高速铁路声屏障为研究对象,介绍作用于声屏障的高速列车脉动风荷载的特性.分别建立单块混凝土声屏障及金属立柱声屏障的实体有限元模型,并建立用于时程响应分析的20 m长板壳有限元模型.实体、板壳声屏障模型的自振特性分析结果表明,两者的基频结果相符较好,基频均在9.0 Hz以上,远离高速列车的2.0～4.0 Hz的脉动频率.两者模型差异导致2阶以上的自振频率存在一定差异.高3.05 m整体式混凝土声屏障的列车脉动风荷载的时程响应分析表明,声屏障的侧向最大位移与最大应力均较小.除透明板振动稍大外,结构动力性能良好,无共振现象.     

一种新疲劳模型在疲劳寿命评估中的应用

针对Miner准则在进行疲劳寿命评估时,忽略荷载次序效应而导致评估结果不可靠的情况,引入基于次序定律的新损伤识别指数Di,提出一种新疲劳模型。该模型考虑了加载历程,等级i下的循环数ni引起的损伤取决于之前的加载。为了解新疲劳模型的评估效果,考查了2个Whler曲线模型,对比分析不同加载情况下新疲劳模型预测结果、文献数据、Miner准则预测结果和试验结果。结果表明,新疲劳模型的预测结果与试验结果及文献数据符合较好,Miner准则预测结果偏大。使用基于次序定律的新疲劳模型可以得到更精确的疲劳寿命,很好地指导结构的设计。