大跨径悬索桥猫道非线性静风稳定性分析

结合节段模型风洞试验结果,运用二次开发的ANSYS软件,建立东海某大跨径悬索桥无抗风缆猫道的有限元模型,综合考虑由有效风攻角和有效风速构成的静风荷载非线性和猫道几何非线性的双重影响,采用增量双重迭代搜索法进行猫道静风失稳的全过程以及静风荷载非线性、横向天桥间距和刚度、初始风攻角、猫道矢跨比、水平拉索对猫道静风稳定性影响的研究.结果表明:大跨径猫道的失稳形态主要为空间弯扭耦合失稳,扭转变形对猫道的静风失稳有明显影响,升力和扭转力矩是猫道失稳的关键因素;大跨径猫道的静风稳定计算必须同时考虑由有效风攻角和有效风速影响的静风荷载非线性和猫道的几何非线性,不计入猫道结构变形的影响,会高估猫道的抗静风稳定能力;适当减小横向天桥的间距和增大其刚度可以提高猫道的静风失稳临界风速;随着初始风攻角和猫道矢跨比的增大,猫道的静风稳定性有所下降;设置水平拉索会降低猫道静风失稳临界风速.     

商合杭高铁芜湖长江公铁大桥箱桁组合梁立体试拼装工艺

商合杭高铁芜湖长江公铁大桥为双塔双索面高低塔钢箱钢桁组合梁斜拉桥,桥梁由2片主桁、上层公路桥式桥面、下层铁路钢箱桥面、上下弦杆、竖杆及桥门架构成。为验证施工图纸的正确性和制造工艺的合理性,并指导桥址现场实桥施工,须在拼装厂进行试拼装。由于桥址现场节段拼装条件限制,仅能实现单节段拼装,而且工期要求十分紧张,要在空中实现多个拼接口的高精度对接,最终放弃平面试拼装采取立体试拼装方案。选择8个具有代表性的节段,按照铁路桥面、腹杆、公路桥面的顺序进行拼装。大桥立体试拼装实施顺利,且试拼装节段的桁宽、桁高、节间长度等主要尺寸精度满足设计要求,符合验收标准,验证制作工艺和试拼装方案的合理性。     

郑州黄河公铁两用桥总体设计

郑州黄河公铁两用桥是跨越黄河的一座公铁两用桥,上层为双向6车道公路,下层为双线铁路客运专线,公铁合建段总长9.177km。主桥采用六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁,主桁采用边桁倾斜的三片桁结构,引桥采用预应力混凝土箱梁。介绍该桥的主要技术标准,桥梁总体设计。     

基于非线性规划实现钢桁连续梁预拱度

研究目的:大跨钢桁连续梁结构复杂,预拱度较大,影响预拱度计算结果因素较多。本文通过运用非线性规划理论建立数学模型,利用MATLAB软件,达到准确快速求解桁式方案复杂、拱度值较大的钢桁连续梁桥预拱度曲线的目的,为大型钢桁连续梁桥预拱度曲线实现方法提供参考。研究结论:求解桁式复杂的钢桁连续梁桥预拱度,应采用升降温计算方法实现结构预拱度;非线性规划理论优化目标明确,约束方程灵活,可方便快捷地得到结构的预拱度曲线,不失为一种求解桥梁预拱度曲线的普遍方法;本方法仅改变上弦杆的长度,可使设计工作大大简化。     

郑州黄河公铁两用桥连续钢桁结合梁施工设计

郑州黄河公铁两用桥首次采用斜桁结构,无纵横梁、无平联混凝土板结合桥面及多横梁、无纵梁正交异性整体钢桥面。其主桥分两联布置,第一联为六塔连续钢桁结合梁斜拉桥,第二联为连续钢桁结合梁桥,钢桁结合梁是桥梁关键技术。介绍第二联连续钢桁结合梁主桁、公路与铁路桥面系结构,分析其施工设计特点和技术优势。利用有限元程序对钢桁结合梁结构进行空间静力分析,提出架设钢梁、安装公路混凝土桥面板、浇筑结合部位微膨胀混凝土,最后形成结合梁体系的施工方案。     

单索面低塔斜拉板桁组合公铁两用桥地震响应分析

建立了郑州黄河公铁两用大桥主桥第一联单索面低塔斜拉板桁组合桥的三维有限元计算模型,对该桥梁进行了自振特性分析,在此基础上进行该桥的地震响应研究,对比分析了一致激励下和考虑行波效应非一致激励下的桥梁地震时程响应的差异。计算结果表明,与竖向刚度相比,该桥梁的横桥向刚度相对弱了一些,桥梁第一振型为横桥向弯曲振动;行波效应对桥梁地震响应的影响较大;当地震波峰值加速度不超过0.15g时,该桥梁的抗震安全性是可以得到保证的。     

公铁两用三索面斜拉桥结构受力分析

三索面三主桁斜拉桥主跨跨度630 m,为公铁两用斜拉桥结构。钢桁梁采用N字形桁架,桥塔为菱形加倒Y形混凝土结构,塔高为225 m。为研究该桥结构的受力,建立该桥密横梁有限元模型,进行合理成桥状态模拟计算,分析各个工况下结构的内力和变形。结果表明:斜拉索最大应力为724 MPa,主桁竖向最大挠度为112.3 cm,梁端转角为1.98×10-3rad,主桁横向最大位移为4.8 cm。该桥在应力、稳定和刚度方面均满足规范要求。     

南京大胜关长江大桥主桥主要设计参数分析研究

南京大胜关长江大桥主桥为6跨连续钢桁拱桥,采用3片主桁构造,桥面为正交异性板整体钢桥面。该桥高速、大跨、重载的技术特点使得大桥的建设规模和设计荷载在世界高速铁路史上都是前所未有,根据有关标准合理确定本桥设计参数是完成本桥设计的基础。本文就南京大胜关长江大桥设计行车速度目标值、活载折减系数、钢桁拱矢跨比等3个主要设计参数进行分析论证,通过对国内外高速铁路桥梁工程实例的对比分析,选取多方案进行桥梁结构静、动力计算,线路条件分析,列车走行安全性,舒适性分析和桥梁经济性分析,得出了大桥行车速度目标值300 km/h、活载折减系数0.75、钢桁拱矢跨比1/4的主要设计参数,为大桥的设计奠定了基础。     

风力作用下悬挂式单轨车辆-桥梁 系统耦合振动仿真研究

悬挂式单轨交通系统主梁通常为下开口钢箱梁,结构刚度小,车辆在风力作用下易发生横向摆动,从而 影响结构安全性和乘车舒适性。以某旅游专线项目 30 m 跨度简支段为工程背景,进行不同风速和不同车速下的 动力响应仿真分析。采用有限元软件建立桥梁模型,采用多体系动力学软件建立车辆和轨道模型,将车辆、轨道 系统和桥梁系统作为一个完整的系统进行联合仿真计算。采用 CFD 软件计算桥梁和列车的静力三分力系数和风 荷载,并将静风力叠加到模型中形成风-车-桥耦合振动模型。计算结果表明,桥梁的横向动位移和竖向动位移随 风速的增大而增大,横向位移变化更加明显,但随车速的增大,动位移变化不明显;车辆的平稳性随风速和车速 增大而逐渐降低,车辆的横向平稳性对平均风更加敏感;所有工况中,车辆的竖向和横向 Sperling 系数最大值分 别为 2.49 和 2.62,表明运行车辆具有良好的平稳性。基于通用有限元软件和多体动力学软件进行风车桥耦合动力 分析的联合仿真方法是可靠高效的;研究成果可为悬挂式单轨交通系统的抗风设计与应用提供参考。     

桥面形式对桁式铁路桥梁抗风性能的影响

为研究桥面形式对钢桁梁柔性铁路拱桥主梁抗风性能的影响,针对明桥面及正交异性板桥面2种钢桁主梁形式,采用计算流体动力学的方法建立了简化的二维分析模型,分析了2种桥面形式下主梁附近的空间流场结构、断面静风气动力系数、涡振性能及驰振性能的差异。研究结果表明:明桥面主梁承受的静风荷载较小,驰振临界风速稍大,而正交异性板桥面主梁最低涡振风速稍大。研究结论可为桁式铁路桥主梁形式的选取提供参考。     

新白沙沱长江六线特大桥桥面布置方案研究

研究目的:渝黔铁路新白沙沱长江六线特大桥受控于地形、通航、行洪、环保、桥位等诸多因素,主桥采用(81+162+432+162+81)m六线桥跨越长江。在世界范围内,目前还没有六线Ⅰ级铁路大跨度桥建成的实例,结合线路条件、桥梁工程的情况,进行桥面布置方案研究。研究结论:(1)基于经济性、景观效果、施工便利性以及桥位条件等因素,主桥推荐采用钢桁梁斜拉桥方案;(2)根据两端线路条件,并在国内外公铁两用大桥建设调研的基础上,确定了六线分层"上4下2"的总体布置方案;(3)比较了三片主桁倒梯形断面方案、两片主桁外设托架断面方案、两片主桁倒梯形断面方案、两片主桁矩形断面方案,研究结果表明,最优的桥面布置为两片主桁矩形断面正桁方案;(4)本研究成果可为多线铁路桥梁或者公铁两用桥梁设计提供参考。     

下承式密布横梁体系钢桁结合梁桥受力性能分析

下承式钢桁结合梁桥通过桥面板与主桁结构的连接形成稳定的空间结构,使得桥梁的刚度,特别是面外抗弯刚度得到了有效提高。密布横梁体系的下承式钢桁结合梁桥则取消了纵梁,增加了节间横梁,改善了桥梁结构主桁的受力情况。本文以跨度64 m的密布横梁式钢桁结合梁桥为例,通过静、动载试验和有限元分析,研究了该结构体系的受力特性。研究结果表明:该桥一阶横向自振频率满足规范要求;且由于桥面板与下弦杆形成的整体共同承受外部荷载,在30 t轴重荷载作用下弦杆与横梁受力较小,最大应力分别为26.39,30.73 MPa,并有效减小了下弦杆挠度,实测挠跨比远小于限值;混凝土桥面板以受拉为主,顺桥向最大应力为3.53 MPa。该桥动力性能良好,跨中横、竖向振动特性均满足规范要求,满足30 t轴重重载运输要求。     

基于桥梁基准有限元模型的列车-桥梁空间耦合振动分析

以武汉天兴州公铁两用大桥为研究背景,基于大桥通车前环境振动试验得到的模态识别参数对依据设计图纸建立的桥梁初始有限元模型进行修正,建立反映桥梁真实动力行为的基准有限元模型。基于该基准有限元模型,建立大桥列车—桥梁空间耦合振动方程,采用模态综合法,进行单线行车、双线并行和双线对开工况下的列车—桥梁空间耦合振动分析,并对车辆运行的舒适性和安全性进行评估。结果表明,在上述各工况下,列车通过该桥时,车辆的各项动力学性能指标值均满足规范规定要求,列车行驶的安全性和平稳性均较好;桥梁中跨跨中最大横向位移为1.52 cm,最大竖向位移为10.5 cm,相应的竖向、横向挠跨比分别为1/4 800和1/33 158,均满足铁路桥梁检定规范要求,说明该桥具有足够的横向和竖向刚度。     

高速铁路(110+208+110)m连续梁-钢管混凝土拱屈曲分析

以高速铁路桥梁比较方案(110+208+110) m连续梁-钢管混凝土拱组合结构桥为背景,探求几何非线性及几何-材料双重非线性对大跨度钢管混凝土拱屈曲失稳的影响程度,研究考虑上述非线性因素后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子的衰减系数。结合相关规范和文献,采用空间有限元软件CSIBridge,以钢管混凝土统一理论为材料本构模型建立全桥空间模型,对结构按实际作用荷载工况进行弹性及弹塑性屈曲分析。结果表明:材料非线性对钢管混凝土拱屈曲失稳的影响比几何非线性的影响大得多,考虑几何-材料双重非线性后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子衰减系数约为0.55。桥式方案中钢管混凝土拱弹性及弹塑性稳定系数均满足国家标准及行业标准要求。     

跨营运铁路双层公路钢桁腹-板桁组合桥施工方案设计

以某上跨营运铁路2×85 m双层公路连续钢桁腹-板桁组合桥为背景，针对混凝土与钢结构施工先后顺序提出3种主梁施工方案：方案一为先浇筑混凝土，再拼装钢结构；方案二为先拼装全部钢结构，再浇筑混凝土；方案三为先拼装钢主桁，再浇筑混凝土，最后安装钢桥面板。通过建立有限元模型，对比分析3种方案在施工及运营阶段结构的受力性能，并对其转体施工安全性及临近既有线防护进行设计分析。结果表明：（1）方案一受力性能最优，但3种方案混凝土及钢结构应力均能满足规范要求，且应力水平差别较小；（2）综合考虑施工难易程度、施工风险、施工经济性、对铁路运营安全影响等因素，本桥采用方案二施工；（3）转体施工选用竖向承载力2.9万t级球铰，转体过程中结构的强度、刚度及稳定性均满足要求；（4）本桥采用的地基加固处理、防倾覆措施等一系列设计，确保临近既有线施工的安全性，可为后续此类临近既有线双层转体桥施工提供参考。     

三塔超大跨公铁两用斜拉桥活载加载标准研究

为探究公路铁路活载对三塔超大跨公铁两用斜拉桥结构的影响,以某公铁长江大桥为研究背景,建立有限元全桥模型。利用影响线确定活载最不利加载位置,分析铁路活载和公路活载对主梁、主塔、斜拉索的影响。研究结果表明:随着铁路和公路活载加载长度的改变,桥梁结构响应在主梁竖向位移、主梁压应力、主塔顺桥向位移、主塔顺桥向弯矩、斜拉索索力增幅等方面表现出一定的规律性,铁路活载引起的桥梁结构响应是公路活载的3.2~4.2倍;对于主梁和主塔,当铁路活载加载长度分别增加5.4%、22.2%、18.2%,结构响应对应增大35.90%~36.90%,8.27%~13.07%,4.40%~8.38%;对于斜拉索,活载作用下索力最大增幅位于跨中附近;按照偏安全的到发线长度加载比按照列车可能最大长度加载,在桥梁设计上更具有安全冗余度。研究成果可为超大跨度铁路桥、公铁两用桥的设计提供参考。     

非对称扣挂施工钢箱提篮拱桥稳定性研究

大跨度钢箱提篮拱桥应通过适宜的施工工艺保障主体结构施工过程及成桥阶段安全性,其中对钢箱肋拱桥施工和成桥阶段的稳定性分析至关重要。本文以某钢箱提篮拱桥为背景,采用有限元方法建立全桥三维空间模型,对采用非对称扣挂施工的钢箱提篮拱桥的稳定性进行研究,分析拱桥在非对称缆索悬臂吊装的最不利状态下初始缺陷和扣索失效对稳定性的影响。结果表明：该桥在非对称扣挂施工阶段和成桥阶段稳定系数均满足规范要求;在施工阶段,拱肋最大悬臂阶段和拆除扣索阶段最容易发生失稳,但单根扣索失效对拱肋最大悬臂状态的稳定性影响不大;在成桥阶段,缺陷比例因子小于L/1 000时,初始缺陷对第一阶稳定系数影响不大。     

银西高铁大跨连续刚构加劲钢桁组合结构设计

银西高铁漠谷河2号桥主桥采用(97+2×180+97)m连续刚构加桁组合结构,是目前国内同类型桥梁的最大跨度。对该桥的设计方法进行详细介绍,对主桥的方案选择及控制因素进行分析,对梁桁组合机构的加劲钢桁桁长及桁高的选择、连接节点的设计、徐变变形其他控制措施和梁桁温差引起的桥面竖向位移等设计难点进行了研究,为该结构在高速铁路桥梁中的应用奠定了基础。     

板桁组合公铁两用桥主梁顶推施工分析

建立能模拟郑州黄河公铁两用桥主桥第一联六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁顶推施工全过程的三维有限元计算模型,根据第一联多点顶推施工方案,对其进行了施工全过程仿真分析,计算得到第一联多点顶推施工各个阶段的变形及应力.计算结果及后续施工实践表明:第一联采用多点顶推施工方法具有显著优越性;在顶推到最大悬臂状态时最大竖向位移达到918.6 mm;钢桁结合梁各杆件的应力值小于材料屈服强度,结构处于安全受力状态.     

板桁组合公铁两用桥主梁顶推施工分析北大核心

建立能模拟郑州黄河公铁两用桥主桥第一联六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁顶推施工全过程的三维有限元计算模型,根据第一联多点顶推施工方案,对其进行了施工全过程仿真分析,计算得到第一联多点顶推施工各个阶段的变形及应力。计算结果及后续施工实践表明：第一联采用多点顶推施工方法具有显著优越性;在顶推到最大悬臂状态时最大竖向位移达到918．6mm;钢桁结合粱各杆件的应力值小于材料屈服强度,结构处于安全受力状态。