大跨度V形刚构拱组合桥空间受力性能分析

小榄水道特大桥主桥采用100m+220m+100m预应力混凝土V形刚构与钢管混凝土柔性拱组合桥式结构,大桥全长7686.57m,桥型与跨度在世界铁路桥梁中均居领先地位。首先利用单元生死技术,编制了APDL命令流程序,考虑了混凝土的徐变特性,建立施工全过程仿真计算模型。针对吊杆、拱、梁受力比值进行了讨论,系统深入地研究了三片腹板剪应力分布规律,各施工阶段箱梁纵向弯曲正应力,成桥后箱梁纵向弯曲正应力和横向弯曲正应力的分布规律。研究结果表明,该新型组合桥梁结构,梁拱共同受力,结构弯矩效应主要表现为拱受压、梁受拉的受力特性,拱与梁在受力方面的优点得以充分发挥,结构竖向刚度大,外形轻巧。     

深水高墩连续刚构桥施工期流固耦合动力响应研究

为了解流固耦合作用对深水高墩连续刚构桥施工期力学性能的影响,以南流嘉陵江大桥为背景,建立桥梁施工全过程流固耦合有限元模型,分析不同流速、水深对群桩基础桥墩阻力及横向力的影响,研究泄洪状态下桥墩周围流场及水流应力随时间发展规律,以及泄洪状态下各关键施工阶段桥梁结构动力响应规律。结果表明：流固耦合作用对桥梁结构影响不可忽视;桥墩所受的阻力及横向力随水深、流速的增大而增大,且与水深、流速成非线性关系;水流作用下不同位置桥墩的动力响应不同,迎流侧桥墩桩柱所受冲击力大于下游侧,上、下游桥墩桩柱间产生回流现象;T构悬挑长度越大,桥梁结构动力响应越敏感。     

地震作用下铁路双层结合钢桁混合刚构桥行车安全性

针对特殊地区地震作用下大跨度桥梁行车安全性问题,以某铁路某双层结合钢桁混合刚构桥为工程背景,建立了考虑材料非线性、切向摩擦与轮轨赫兹准确接触关系的列车-轨道-桥梁耦合振动分析模型,并基于ABAQUS-Python软件二次开发,实现了钢轨随机不平顺的施加;选取EL Centro地震波为输入波,分析了强震作用下双层结合钢桁混合刚构桥的损伤演化规律,计算了不同地震强度、不同车速下列车脱轨系数、轮重减载率、车体振动加速度等动力响应指标,分析了关键参数对地震作用下桥上行车安全性的影响规律,提出了该混合刚构桥基于行车安全性能的车速限值。研究结果表明：在罕遇地震作用(0.38g)下,桥梁各构件均出现不同程度的塑性损伤,桥墩破坏区域较大,震后桥梁仍具有一定的承载力;震时列车脱轨系数随地震强度增大而显著增大;车体最大振动加速度与地震强度近似呈线性增长;列车轮重减载率是控制行车安全的关键指标,其峰值与车速呈正相关;当车速为200 km·h^-1,地震强度大于0.10g时,列车轮重减载率存在超限情况,列车在下桥时会出现长时间轮轨分离现象;从行车安全性的角度,在设计地震作用0.20g时,安全车速为160 km·h^-1。     

大跨度V形刚构拱组合桥拱与梁的刚度研究

首先提出了大跨度V形刚构拱组合桥名义刚度的概念,分析了结构参数对名义刚度的影响,推导出名义刚度理论公式。针对拱梁刚度比的选取及其对结构内力分配的影响进行讨论,分析其对结构内力的影响规律,并得出刚拱柔梁与柔拱刚梁的界定值,最后对已建桥梁名义刚度与拱梁刚度比进行了总结。研究表明,拱梁刚度比可以界定出刚性拱柔性梁和柔性拱刚性梁;连续刚构拱组合桥和V形刚构桥以及拱桥的名义刚度没有明显的区别,这也表明名义刚度可以反映结构的总体刚度。     

正交异性钢桥面板疲劳裂纹智能检测机器人研究

目前,正交异性钢桥面板(OSD)结构焊缝疲劳裂纹的检测以人工检测为主,其检测工作量大、成本高,同时由于顶板—纵肋结构构造复杂,绝大多数无损检测方法因检测工艺限制难以适用,导致缺陷检测效率低、漏检错检现象频发。为了提高OSD疲劳裂纹检测效率,设计制作了一种集超声波相控阵检测技术与图像识别技术于一体的智能检测机器人。该机器人可以利用电磁铁交替吸附在正交异性钢桥面板上进行安全有效的移动,通过控制上层云台系统配合超声波相控阵检测设备完成缺陷的采集作业,并基于卷积神经网络算法智能识别缺陷图像。详细介绍了智能检测机器人的整体设计和超声波相控阵检测技术,并通过理论分析和室内人工缺陷试块试验对该检测方法进行了验证。结果表明,将超声波探头放置于顶板位置时,实测缺陷位置与设计值最大偏差为2mm,缺陷长度最大偏差为5mm,基本与人工缺陷位置一致,满足检测要求。这种检验机器人技术为实现OSD焊缝缺陷的智能检测提供了新方法。