基于高斯曲率识别板式无砟轨道中CA砂浆脱空伤损

板式无砟轨道中CA砂浆在列车荷载、环境温度等多种作用下容易产生脱空等伤损,准确检测出这些伤损显得尤为重要。针对CA砂浆的伤损,建立轨道板-CA砂浆模型,利用有限元软件对系统进行模态分析,通过计算分析得到轨道板的曲率模态,结合高斯曲率确定CA砂浆的伤损及伤损位置。计算结果表明：轨道板的前五阶高斯曲率可以反映伤损的有无及其具体位置,一阶高斯曲率最为明显。轨道板-CA砂浆系统一阶高斯曲率不仅可以准确识别单处CA砂浆伤损,还可以准确识别多处CA砂浆伤损。     

地震作用下先简支后桥面连续梁桥支座损伤分析

先简支后桥面连续梁桥是我国当前大量应用的一种桥梁结构形式。现采用Sap2000有限元软件建立了梁桥的非线性动力模型;根据支座损伤指标,采用IDA方法进行梁桥支座的损伤分析。计算结果表明,连接墩支座损伤比中间墩支座损伤要大,且场地越软弱越容易发生支座破坏,建议对于三四类场地加大支承长度。     

基于模态应变能法的梁桥结构损伤识别研究

基于模态应变能法的基本理论,得到适用于梁桥结构损伤识别的指标。以某连续梁桥为例,假定结构存在不同位置和不同程度的损伤,通过ANSYS软件进行有限元分析,得到结构前5阶模态;编制相应Matlab程序对该连续梁桥进行损伤识别。结果表明:基于模态应变能法构建的损伤指标能够准确地对损伤进行定位、定量。     

多跨斜交简支T梁桥车桥耦合振动分析

针对简支T梁的受力特性,采用梁壳组合模型模拟简支T梁,分别建立列车一斜交桥梁系统和列车一正交桥梁系统的空间耦合动力学模型.分析CRH动车组以不同速度分别通过多跨斜交简支T梁桥和多跨正交简支T梁桥时机车车辆及桥梁的动力特性.结果表明:CRH动车组通过正交桥和斜交桥时,机车车辆的振动响应随车速提高而增大,而且斜交桥的机车车辆振动响应大于正交桥;当列车通过斜交桥的车速不超过200km·h-1时,列车的乘坐舒适度达到"良好"标准以上,但乘坐舒适度较通过正交桥时差;列车通过斜交桥时安全性能够得到保障;斜交桥的各项动力响应均在容许值范围以内,斜交布置虽对桥梁的横向振动非常不利,但对抑制桥梁中心线处的竖向振动有利.     

曲线斜交钢筋混凝土连续刚构受力分析

研究目的:曲线桥梁由于具有独特的弯扭耦合力学特性,使得结构受力相当复杂.本文以北京南站凉水河刚构连续梁中桥为工程背景,探讨曲线斜交钢筋混凝土连续刚构桥的受力特点.研究结论:弯扭耦合和刚壁墩斜交使得曲线斜交刚构连续梁桥的变形、纵向弯矩值比同样跨径的直线梁桥要大,且外边缘的挠度大于内边缘的挠度,曲线梁桥的支反力与同等跨度直线梁桥相比,有曲线外侧变大、内侧变小的倾向.     

斜交薄壁连续钢箱梁桥设计与受力特性研究

以江苏省丹阳路齐梁路某(30+2×35)m跨线斜交钢箱梁为工程背景,通过比对斜交钢箱梁横隔板布置方式以及支座处隔板布置方式,提出斜交连续梁横向隔板的正交布置方式,得出中间墩支承处采用斜向双隔板布置更有利于结构受力与制造的结论。对箱梁的线型控制、截面总体布置、隔板、纵肋型式、纵肋布置方式和板厚等其他细节进行详细设计。分别建立单梁、空间梁格和板单元有限元模型对桥梁进行受力分析。对3种数值模拟方法计算得出的支座反力、挠度和应力等结果进行分析对比。研究结果表明:单梁法计算结果偏于不安全且无法进行横向计算,梁格法和板单元法均能够对模型进行横向计算,但梁格法计算偏安全,而板单元计算更加细致精确。同时,在同种工况下,斜交钢箱梁钝角区应力值大于锐角区应力值。采用板单元对轮压荷载进行局部分析,表明轮压荷载作用下应力、变形较小。验证了箱梁设计方案的安全合理。     

边梁负弯矩预应力筋受损对桥梁结构的影响

研究目的:一座六跨一联单跨32 m的先简支后连续公路预应力混凝土T梁桥,因施工疏忽造成边梁负弯矩预应力钢绞线多处受损。该桥尚未交验通车,其损伤对桥梁结构的影响不明确,参建单位对该桥的质量和后期运营安全有担忧。研究结论:本文用ANSYS9.0有限元程序建模,施加公路一级车道荷载,划分了9个施工阶段进行计算分析,用跨中断面的挠度、跨中断面的上下缘应力及支座断面的上下缘应力的变化这三个指标评价边梁负弯矩预应力钢绞线受损对桥梁结构的影响。通过计算得知,边梁负弯矩区预应力钢绞线受损对桥梁结构的影响很小,只是支座位置的混凝土防撞墙可能会开裂。     

基于模型修正理论的铁路桥墩损伤定量评估方法

基于有限元模型修正理论,以桥墩横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,以墩身刚度、基底约束刚度和支座刚度为损伤识别参数,用模态频率残差和模态振型残差构造目标函数,实现对桥墩损伤的定位和定量评估。对评估方法的验证结果表明:利用由墩顶、墩中和墩底3个点响应分析得到的模态参数即可实现对桥墩损伤的评估;以桥墩的2种或3种模态为输入时,可同时识别墩身、基础和支座的损伤;对于大部分仅可测得横桥向整体振动模态的桥墩而言,利用该模态参数仍可对桥墩墩身和基础的损伤状态进行准确评估;该桥墩损伤评估方法的抗噪能力强,可收敛到全局最优解。     

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。     

地震作用下斜交桥桥面旋转研究进展

在历次破坏性地震中,斜交桥遭到严重损坏,其桥面普遍存在绕竖轴转动的现象。桥面的转动增大了上部结构的横向位移和挡块、支座以及桥墩破坏发生的几率。针对地震作用下斜交桥存在的桥面旋转现象,对其发生的机理,结构参数、支座和横向挡块对桥面旋转的影响,斜交桥限位措施等研究进行回顾和总结,并对目前在斜交桥桥面旋转研究方面亟待解决的问题进行展望。     

预应力混凝土曲线梁桥支座病害成因分析

近年来采用空间杆系模拟曲线梁结构受力时假定梁单元形心与剪切中心重合,无法计算约束扭转效应及翘曲和畸变,结构计算结果与实际受力存在偏差,因此,应采用实体有限元进一步模拟结构真实受力。本文在对预应力混凝土曲线连续箱梁常见支座病害分析的基础上,采用实体有限元建立结构计算模型对主梁施工阶段支座反力的变化进行分析,并与杆系计算结果比较。研究结果表明:曲线梁桥扭转效应和平面内变位是其支座病害出现的直接原因,宜在设计中通过合理设置主梁支座及限位来消除其对结构的不利影响;相对来说,采用实体有限元比采用杆系有限元计算曲线梁结构受力更趋合理。     

近断层地震作用下拉索模数伸缩缝对斜交桥地震响应的影响研究

采用拉索模数伸缩缝减小斜交桥在近断层地震作用下的地震响应,控制斜交桥主梁旋转,减小支座位移,防止落梁发生.首先对拉索模数伸缩缝的工作原理进行详细阐述,其对斜交桥主梁的作用力将产生与主梁旋转方向相反的扭矩,使主梁旋转得到控制,进而降低支座位移,避免落梁;然后借助SAP2000有限元分析软件建立3 m×30 m斜交连续梁桥有限元模型;最后分析拉索模数伸缩缝、地震动输入角度、斜度对斜交桥抗震性能的影响.研究结果表明:在不同输入角度的近断层脉冲地震动作用下,对不同斜度的斜交桥,拉索模数伸缩缝均能够有效限制墩梁相对位移,防止落梁.     

高速铁路PC斜交箱梁桥振动特性模型试验研究

简述了斜交桥在我国的应用和发展概况,通过对我国京沪高速铁路设计中的一座3跨预应力混凝土斜交箱形连续梁桥缩尺模型的研究,得出斜交箱梁的固有频率,振型及模态阻尼比等结构动力特性,比较了正交,斜交箱梁的固有频率、振型的差异,结合空间结构分析结果,探讨了这种模型的结构特性。     

某PC梁桥火灾后损伤评估及加固设计

为了对遭受火灾的某PC梁桥进行损伤评估,利用超声波检测技术、模态试验方法对受火桥跨混凝土火损的波及范围、深度等进行现场检测。利用ANSYS建立受火跨桥梁二维、三维有限元模型模拟实际受火箱梁截面温度场。结果表明有限元仿真识别的混凝土损伤范围、深度与现场检测结果吻合良好。在此基础上提出对受火箱梁采用粘贴钢板和增设预应力碳纤维板等加固修复措施,加固效果为现场静、动力试验和模态实测数据所验证。本文所提出的方法及工程实例可供工程技术人员借鉴。     

基于模态分析技术的大跨度斜拉桥主梁损伤识别

根据模态曲率的概念,构造结构损伤指标。采用有限元方法,对1座设定主梁不同位置发生损伤的大跨度预应力混凝土斜拉桥进行动力特性分析,利用构造的结构损伤指标对结构损伤进行识别研究。结果表明:结构损伤指标对结构损伤的识别精度与参与计算的模态振型及节点间距有关。应选择在损伤位置振幅较大的模态振型,而避免平衡位置处于损伤位置或附近的模态振型。该方法对结构的早期损伤可进行定性判断,结构损伤指标随结构的早期损伤程度的增大而增大,且增长幅度逐渐变小,当结构损伤达到一定程度后,损伤指标不再增大,而在渐近线附近波动。节点间距在一定范围内增大时,不影响损伤位置的识别,甚至可以确定损伤程度,但可能会反映不出损伤对其临近区域的影响;节点间距过大,可能发生漏判。     

西固环行线寺沟桥改建设计简介

随着既有线的提速改造及既有站场的改扩建的发展趋势,既有线上的部分梁式桥已不能完全适应继续使用的要求,急需改造。根据西固环行线颖川堡站场的改建要求及确保不中断列车运输的前提下,针对既有寺沟桥的现状研定了可行设计方案,在原桥址处拆除3-8 m梁桥并原位新建2-10 m整体式钢筋混凝土斜交框架桥。     

桁架结构损伤识别的单元模态应变差法

从桁架结构的受力特点出发,利用两节点空间铰接杆单元有限元法,由节点模态位移推导出单元模态应变,提出采用损伤结构前后的单元低阶模态应变差作为桁架结构损伤定位的动力指纹,建立一种基于杆单元模态应变的桁架结构损伤定位方法.数值算例分析表明,该方法能在低阶模态测试自由度信息条件下,针对单处或多处损伤、支撑处损伤、轻微或严重损伤,以及多种损伤共存等不同损伤状况的桁架,均具有损伤定位的能力;并能根据损伤单元模态应变的差值确定出损伤程度;且在一定噪声水平下具有较强的抗噪能力,适用于实际观测条件下的桁架结构损伤定位.     

小角度斜交上跨铁路异型T构桥受力分析研究

随着铁路大规模的建设,线路间的小角度斜交交叉穿越不可避免。当桥下净空受限时,常用的门式刚构方案存在不适用性。本文结合西十高铁西安东站动走线上跨西十正线工程,将门式墩与小T构梁结合,采用空间异型框架T构梁桥满足净空受限情况下的线路间小角度斜交跨越。建立了全桥三维整体模型、纵向计算模型、横梁局部模型等有限元模型,通过不同模型间的比较,分析了异型框架T构梁桥的纵、横向受力计算方法,对纵向模型、局部横梁模型的适用性进行了论证,并对常用的局部横梁模型进行刚度修正,提出了修正刚度后的局部横梁模型。修正后的横梁局部模型受力明确,计算结果与三维空间模型一致,可满足设计计算要求。     

跨座式单轨交通轨道梁焊接拉压支座设计研究

基于跨座式单轨交通轨道梁桥的荷载特点及功能要求,通过对PC梁铸钢拉压支座和焊接支座的深入研究,提出一种新型的跨座式单轨交通轨道梁支座──焊接拉压支座。文章从构造、特点、工作原理、技术指标等方面对其进行分析,并采用ANSYS有限元软件进行结构计算分析,结果表明,该新型焊接拉压支座能够满足使用功能,同时可消除铸钢拉压支座的诸多缺陷,各构件的强度和刚度均满足使用要求,可为同类新产品的设计提供参考与借鉴。     

铁路正交连续梁桥斜交墩的设计与应用

研究目的:解决铁路连续梁桥在斜交跨越道路、航道时如何有效减少桥梁跨度,同时避免设置斜交梁对行车的不利影响。旨在为以后同类工程提供借鉴。研究结论:茨淮新河双线特大桥跨越茨淮新河处正交连续梁配合斜交墩方案的设计应用表明:斜交墩的支承垫石正交布置会导致垫石外侧角点下方托盘区域应力水平高于桥墩其他位置;当垫石超出墩身尺寸控制在一定范围内时,托盘的各项应力水平是可以控制在规范允许值内的。在受限于线路走向需斜交跨越道路、河流等时,斜交墩是个很好的解决方案。