梁格法在弯箱梁桥上的分析及应用

梁格法是一种能较好地模拟原结构的空间结构分析方法,它具有基本概念清晰、计算费用低等特点,因此常应用于宽、斜、弯梁桥设计中。在这介绍了适用于箱型截面的梁格的基本理论,并用ANSYS实体单元验证方法的可行性,为设计人员对梁格理论的理解及应用提供了有益的参考。     

箱肋拱桥的加固方法研究及分析

某箱肋拱桥主拱圈出现了大量的裂缝,荷载试验结果表明结构刚度偏低、冲击系数偏大。为了解决以上问题,通过增设拱肋之间的斜撑以增强横向联系,加强结构的整体性,并结合空间梁格有限元模型分析对比了加固前后的拱圈内力变化情况。结果表明,增设斜撑后,活载内力将下降20%左右,效果明显。     

曲梁在预应力径向分力作用下的受力分析

通过理论分析与模型试验研究,比较了曲梁在径向力作用下的不同受力模型;分析了径向拉应力在曲线箱梁腹板中的分布以及防崩钢筋面积和预应力筋保护层厚度的影响;讨论了径向拉应力对裂缝的影响及预防措施,最后提出了防崩钢筋面积与径向拉应力的拟合关系式,可供曲线箱梁的设计及施工参考。     

箱梁竖向预应力施工技术研究

主要对箱梁竖向预应力筋施工中需要注意的问题及控制措施进行了讨论。     

高架桥弯梁抗扭稳定性分析

依据淮河入海水道高架桥工程, 采用空间有限元数值方法, 构建了全桥的空间仿真模型, 分析了多跨独柱墩弯梁桥的抗扭稳定性。考虑了引起弯梁抗扭稳定性的主要影响因素, 如弯梁恒载、温度效应、车辆的偏心行驶等, 并分析了这些因素组合时对弯梁的影响。结果表明, 弯梁桥的抗扭稳定性主要表现在弯梁的扭转变形和支座的支反力上, 特别是要设计合理的支承方式, 避免支座出现脱空现象。     

基于恒载零弯矩的大跨曲线连续刚构桥线形分析

针对大跨曲线连续刚构桥弯扭耦合导致结构线形施工控制异常复杂的问题,在总结曲线刚构桥线形影响因素的基础上,提出了施工恒载零弯矩的大跨曲线连续刚构桥线形控制系统和具体实现措施。为验证所提措施的有效性,以曲率半径1 200 m、主跨80 m的江西会昌九岭高架桥为例,采用有限元法对不同曲率半径下增加预应力束或临时斜拉塔辅助合龙实现恒载零弯矩的措施与传统设计进行了分析对比。结果表明:增加预应力束,或者临时斜拉塔辅助合龙可大大减少结构的竖向位移、横向位移和扭转位移,可以简化大跨曲线连续刚构桥施工线形控制的难度。     

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验, 其中1片足尺梁不进行加固, 2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固, 分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性; 基于试验梁塑性破坏机理, 并考虑二次受力的影响, 推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明: 加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏, 跨中横截面变形符合平截面假定; 组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05mm, 因此, 加固后试验梁各部分协同工作性能较好; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍, 钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的极限承载力; 与未加固梁相比, 2片加固试验梁的延性系数均提高了21%, 当试验荷载为200kN时, 2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性; 与钢板-混凝土组合加固技术相比, 钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显; 2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96, 因此, 抗弯极限承载力计算公式计算精度较高, 可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。     

城市轨道交通桥梁-声屏障系统结构噪声特性与预测

针对列车通过城市轨道交通高架时引起的桥梁-声屏障系统结构噪声问题,在某市域铁路箱梁段分别选取无声屏障和直立式声屏障地段,开展噪声现场测试;通过对比无声屏障和直立式声屏障地段的测试结果,分析了箱梁-声屏障系统结构噪声的频谱特性;基于有限元-边界元法,建立了箱梁-声屏障系统振动声辐射数值计算模型,研究了箱梁-声屏障系统结构噪声的空间分布规律,探讨了车速和声屏障高度对箱梁-声屏障系统结构噪声的影响。研究结果表明：当列车以约93 km·h^-1的速度通过时,直立式声屏障对高频轮轨噪声起到了很好的降噪作用,但会使低频结构噪声增大;声屏障结构噪声的影响主要集中于160 Hz以下的低频段,箱梁-声屏障系统结构噪声的峰值出现在63 Hz左右;箱梁-声屏障系统结构噪声呈现出近场随距离衰减较快,远场随距离衰减越来越慢的趋势,箱梁正上方和正下方的结构噪声均超过96 dB,距离桥梁中心线120 m处的结构噪声衰减至72 dB;声屏障结构噪声对于梁侧声场的影响较大,与无声屏障地段相比,设置了高度为3.15 m的直立式声屏障之后,梁侧结构噪声增大了2~5 dB;当车速由93 km·h^-1增大到120 km·h^-1时,箱梁-声屏障系统结构噪声辐射在梁侧最大增加7 dB以上;当声屏障高度由3.15 m增大至6.3 m时,箱梁-声屏障系统结构噪声辐射在梁侧最大增加3 dB以上。     

半开口和分离边箱开口断面主梁竖向涡振性能对比

为深入研究不同截面形式开口断面主梁的涡振性能及其发生机理,针对半开口和分离边箱开口断面2种主梁,进行了1∶50节段模型风洞试验,考虑等效质量、风攻角和阻尼比等因素的影响,计算了2种主梁断面的斯托罗哈数;基于线性和非线性理论,估算了实桥竖向涡振振幅;建立了二维数值模拟分析模型,验证了数值模拟方法的准确性,并对比了2种主梁断面周围的瞬时涡量和平均流线结构。分析结果表明：2种主梁在风攻角为3°和5°时均发生竖向涡振,且出现2个涡振区,第2个涡振区主梁竖向涡振最大振幅明显大,5°风攻角时2种主梁竖向涡振振幅比3°风攻角时大75%;风攻角为5°,阻尼比为0.8%时,分离边箱开口断面主梁竖向涡振最大振幅比开口断面大28%;随着Scruton数的增大,主梁竖向涡振的最大振幅接近线性减小,相同Scruton数工况下,5°风攻角时分离边箱开口断面主梁竖向涡振振幅最大,3°风攻角时半开口断面主梁振幅最小,说明正风攻角越大,主梁断面越钝,其涡振性能越差;5°风攻角时分离开口断面更钝,引起气流更大的分离,来流风在2种主梁断面的桥面上方和主梁开口处均形成漩涡,由于斜腹板和风嘴作用,主梁开口处尺寸较大的漩涡被打碎为几个尺寸接近的较小漩涡,优化了主梁的涡振性能。     

高速动车组轴箱转臂节点性能对轮轨耦合振动的影响

为分析钢轨波磨、车轮多边形等轮轨短波不平顺条件下轴箱转臂节点性能对轮轨耦合振动的影响,分别从仿真计算、现场试验和台架试验3个方面进行综合分析,通过建立车辆-轨道刚柔耦合系统动力学仿真模型,分析了钢轨波磨和车轮多边形对轮轨耦合振动的影响,并在武广高铁进行了钢轨波磨条件下新、旧轴箱转臂节点对轴箱振动响应的影响试验,在滚动试验台上进行了高阶车轮多边形条件下新、旧轴箱转臂节点对转向架振动响应的影响试验;对已服役运用120万公里的A、B型轴箱转臂节点进行了1 000万次疲劳耐久性试验,论证了服役轴箱转臂节点疲劳可靠性的安全裕量。研究结果表明：在钢轨波长为120 mm,车轮多边形为20阶,钢轨波磨和车轮多边形波深均为0.04 mm的条件下,当轴箱转臂节点径向刚度由40 MN·m^-1增加到200 MN·m^-1时,钢轨振动加速度、轴箱振动加速度和轮轨垂向力基本不变,在钢轨波磨和车轮多边形等短波激励下,轴箱转臂节点刚度变化不会对轮轨耦合振动产生明显影响;随着疲劳试验次数的增加,轴箱转臂节点径向和轴向刚度均逐渐下降,退役轴箱转臂节点在经历1 000万次疲劳耐久性试验后外观状态基本无改变,芯轴与橡胶粘接部分出现轻微开胶和裂纹,开胶和裂纹深度不大于5 mm,橡胶本体均无裂纹,各项性能满足《机车车辆用橡胶弹性元件通用技术条件》(TB/T 2843—2015)中的规定。