混凝土单箱双室磁浮轨道梁的日照温度场分布研究

日照作用下混凝土单箱双室磁浮轨道梁的温度场分布不均匀,易引起变形、开裂,影响轨道平顺性及行车安全性。基于传热学原理,结合上海夏季辐射和气温等气象资料,针对日照作用下混凝土双室箱梁的温度场分布展开有限元模拟分析,研究了不同时刻时轨道梁截面的温度分布规律,得到了箱梁在不同时刻的温度云图;提取最大竖向温差时刻腹板和最大横向温差时刻底板中线的温度值,拟合后得到横向与竖向的温度梯度曲线,与规范温度梯度对比后发现:竖向温度梯度峰值比规范值大,变化更加剧烈,且在底板附近存在反向温差,横向温度梯度峰值比规范值小,变化也更加剧烈且同样存在反向温差,双室箱梁的温度梯度模式与规范不一致。     

低速磁浮轨道梁的温度效应分析

建立低速磁浮轨道梁有限元模型,通过稳态热传导分析,获得上下表面温差和左右侧面温差荷载作用下轨道梁的温度场,运用热-结构耦合分析方法,计算了不同温差荷载作用下磁浮轨道梁的温度变形。计算结果表明,磁浮轨道梁的温度沿温差荷载作用方向近似线性分布,温度梯度随温差值增加而增大;在本文计算条件下,环境温度对轨道梁的温度变形影响较小,当温差荷载大于20℃时,温度引起的磁浮轨道梁竖向或横向挠度超过高速磁浮交通相关规定限值,故实际工程应用中有必要对低速磁浮轨道梁的温度效应进行校核分析。     

高速磁浮大型箱梁日照温度效应分析

磁浮系统对于轨道梁的温度变形控制要求极高,现有规范对于温度梯度的规定没有考虑不同地区气候因素的影响。在已有文献试验数据的基础上,验证有限元拟合箱梁温度效应的正确性,建立磁浮箱梁有限元模型,研究日大气环境下箱梁在上海与青岛两地的温度效应,在此基础上研究风速对于箱梁温度梯度的影响。结果表明:不同地区由于日照辐射、风速、大气温度等因素的不同,箱梁的竖向与横向最不利温差大小不一致,但温差分布趋势一致;竖向与横向温差梯度与规范相比存在一些区别,主要表现为温差不是单方向减小;3种方法计算的竖向温度变形中,拟合公式由于没有考虑箱梁横向温度梯度,其计算的竖向温度变形最小,规范公式与三维模型计算结果相近;风速对于箱梁的温差有较大影响,风速越大,温差越小,实际工程应考虑当地风速的大小。     

高速磁浮梁轨分离式桥梁与轨道设计和创新

常导高速磁浮交通正在向600 km/h运行速度迈进,可以填补高铁和航空运输之间的速度空白,但是常导高速磁浮交通现有技术采用梁?轨一体化的轨道梁结构,存在施工工艺复杂、轨道线形调整困难、经济成本高等诸多问题,难以满足600 km/h高速运行要求。通过借鉴高速铁路桥梁技术和中低速磁浮轨道技术的设计理念并进行系统创新,在国内外首次提出纵横梁式钢结构轨道板、纵横梁式混凝土轨道板、钢?混组合结构轨道板等3种不同形式的高速磁浮轨道结构,将轨道功能件从梁?轨一体的桥梁结构中分离出来形成可精调的轨道结构,并通过锚杆式扣件系统安装于预制架设整孔箱梁上,形成新型高速磁浮梁?轨分离式桥梁与轨道结构系统。该新型结构系统的强度、刚度、动力性能分析结果表明,可满足高速磁浮600 km/h运行速度要求。本研究对于常导高速磁浮的技术提升及推广应用具有借鉴意义。     

时速600km常导高速磁浮轨道梁预制技术研究

世界上已有的常导高速磁浮轨道梁制造过程中均采用了大型机床加工来保证其制造精度，造成了轨道梁制造成本极高，不利于磁浮技术大规模商业化应用。结合时速600 km常导高速磁浮关键技术研究课题，研究了非机加工方式预制高速磁浮轨道梁的新技术。实践表明：外模板采用了两段式脱膜，内模板顶端设置铰链，底端设置铰接连杆，解决轨道梁脱膜难的问题；将翼缘板下模板作为定子套筒的定位基准面，并通过在其侧边增设耳板，解决了磁浮功能件高精度预埋定位的难题；通过采用自密实混凝土和模板布消泡技术的应用，减少了混凝土徐变，确保了其外观质量。试制结果表明，该技术能满足轨道梁的工业化生产。     

基于气象条件的客运专线简支箱梁日照温度场研究

分析日照作用下混凝土箱梁与环境的热交换机理,结合桥位气象条件,采用瞬态热流边界模拟日照温度条件、计算客运专线简支箱梁温度场,采用实测数据对该方法进行验证。以我国客运专线采用的无砟轨道32m标准跨径简支箱梁为工程背景,分析基于气象条件的客运专线标准跨径简支箱梁日照温度场分布特征,探讨大气透明度系数、覆盖层厚度及混凝土表面吸收率等参数对箱梁温度场的影响。研究表明:箱梁日照温度边界可采用瞬态热流边界进行模拟,计算渡越时间约为84h;箱梁最值温度与大气透明度系数正相关,且对顶板温度的影响最大;梁顶覆盖层能有效减小梁顶的温度变化幅度;提高混凝土表面的光洁度或采用浅色涂层以减小混凝土表面吸收率,可有效降低箱梁的温度变化幅度。     

温差作用下磁浮轨道梁变形分析及比较

以磁浮上海线为背景,应用有限元程序ANSYS对温度作用下的三种不同截面的磁浮轨道梁进行稳态分析,在不同的环境温度下施加温差荷载,得到温度场分布曲线和轨道梁的最大位移,并将计算结果与现有规定比较,结果显示现有规定过于严格.     

磁浮线路轨道梁技术方案和特点

高速磁浮交通系统的线路轨道梁型式,是线路在穿越各种工况下的工程技术方案,以解决沿线不同路段线路轨道梁布置的技术难点.介绍了磁浮线路的主要轨道结构型式、误差指标和新型轨道梁梁型.在确保线路安全性和乘坐舒适性的条件下,研发的新型轨道梁梁型可以满足系统功能的特定要求.     

中低速磁浮铁路轨道简支梁预制场规划研究

研究目的:磁浮铁路线下工程以桥梁为主。作为磁浮轨道的支撑结构,对轨道简支梁的制作精度要求很高。除了线路小半径、运梁通道和架梁场地等限制受阻而采用现浇轨道简支梁施工外,绝大多数轨道简支梁采用集中预制工法。本文重点从轨道梁结构、预制工艺关键技术及工艺流程、预制周期等几个方面进行研究,得出轨道梁预制场的规划原则、台座数量计算与确定、模板数量计算与确定等设计思路,并以示例说明。研究结论:(1)中低速磁浮轨道梁预制场规划与国铁T梁、箱梁不同之处在于:轨道梁要求预制精度更高,通过自动化系统工艺来实现;木质内模与整体钢筋一起绑扎,永久滞留在梁体内;侧模要选用可调式钢模以适应不同长度曲线梁的预制要求;只能单层存放;运梁只能通过汽车在线下运输;多座桥梁可分别同时运架梁;(2)中低速磁浮铁路施工工期较短(1. 5～2. 0年);(3)本研究成果可为中低速磁浮铁路轨道简支梁预制场的规划设计提供参考。     

钢-混凝土双面组合箱梁日照温度效应研究

在自然环境下,钢一混凝土双面组合箱梁受一天中日照变化的影响,在梁体内部会产生相应的温度应力和变形。以三跨钢一混凝土双面组合箱梁为研究对象,对组合梁在6：00至18：00日照条件下的温度应力与位移进行计算分析。利用有限元软件ANSYSl0．0建立三跨连续组合箱梁有限元模型,采用间接耦合解法进行热一结构耦合场的运算。得到了温度应力与温度位移的分布规律及时程分析,并对箱梁混凝土底板对温度效应的影响进行探讨。     

大跨度混凝土连续箱梁桥日照温度场试验及仿真分析

为研究大跨连续箱梁桥的日照温度场分布特点与最不利温度梯度模式,以唐山曹妃甸工业区纳潮河2#大桥施工阶段实桥监测为基础,基于太阳物理学、传热学等相关理论,建立箱梁温度场的热边界条件。参考相关文献确定有限元瞬态热分析的环境参数与热工参数,运用ANSYS软件模拟日照下箱梁的瞬态温度场分布并与实测值进行对比分析,采用最小二乘法拟合出箱梁竖向最不利正温度梯度。研究表明:箱梁截面二维温度场近似关于桥轴线对称分布;顶板、底板、东腹板、西腹板内外表面日照最大正温差出现时刻分别为14:00、15:00、11:00、17:00;混凝土导热性能差,内表面峰值温度出现时刻滞后外表面2~3 h;唐山市曹妃甸区箱梁截面的竖向温度梯度为Ty=19.2e-4y;环境与热工参数选取合理,采用有限元软件ANSYS进行数值模拟具有较高精度。     

基于气象数据的桥梁结构温度作用研究

针对桥梁结构温度作用计算中的实测数据缺失问题,提出了基于日辐射总量、日气温和日平均风速等气象数据进行桥梁结构温度作用分析的方法。运用该方法建立了某混凝土箱梁桥的有限元模型,结果表明该方法可在缺乏实测数据时有效分析桥梁结构的温度作用;箱梁顶板温度与气温的时程曲线变化趋势相似,且顶板温度变化幅度更大但相对滞后;截面均匀温度同样呈现出滞后于气温变化的周期性波动;箱梁截面竖向温度梯度与新西兰规范中的温度作用模式吻合最好。     

高温季节桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道温度分布试验研究

为研究高温季节高速铁路桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道的温度分布规律,制作CRTSⅡ型板式无砟轨道-预应力混凝土简支箱梁1:4缩尺试验模型。通过开展夏季典型高温天气的温度试验,分析高速铁路桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的温度分布变化规律,研究无砟轨道横、竖向温度分布型式。结果表明:在非阳光直射条件下,高速铁路桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道竖向温度分布、温差分布和温度梯度分布均呈"S"形非线性分布,且呈周期性变化;轨道板与CA砂浆层间竖向温度梯度为正温度梯度,最不利竖向负温度梯度发生于CA砂浆层与底座板层间;CA砂浆内部竖向温度梯度最显著,最大值为27.0℃/m;无砟轨道横向温度分布呈抛物线型,三维温度分布呈马鞍形曲面。     

高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道快速升降温模型试验研究

为深入系统研究高速铁路桥上CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道温度场分布规律,制作无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁1/4缩尺试验模型,通过开展快速升降温试验,分析CRTSⅡ型无砟轨道二维温度场分布规律,提出轨道系统横、竖向温度三维分布形式。研究结果表明:高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道竖向温度及温差分布呈三段式阶梯形;横向温度分布呈抛物线形;CA砂浆层是影响轨道系统横、竖向温度场分布的最主要因素;轨道系统竖向负温差主要产生于轨道板;轨道板与CA砂浆层间竖向温度梯度最为显著,最高达4.5℃/cm;横向最大负温差为-4.4℃,最大正温差为5.5℃,分别产生于底座板上部和中部;轨道系统横、竖向温度三维分布呈三段式阶梯形曲面。研究结果可为高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道温度效应设计和研究提供参考。     

混凝土箱梁水化热温度试验研究

研究目的:温度应力已被认为是混凝土箱梁开裂的主要原因之一。为了掌握水化热温度沿箱梁截面的分布规律,并根据混凝土施工工艺状况,估算温差应力,特对混凝土箱梁进行了水化热温度试验,为箱梁设计与施工提供有益的参考。研究方法:水化热温度测试选取了梁体的跨中及端部截面,按照能够充分反映箱梁水化热变化情况的原则,分别在顶板、底板、腹板布置了内埋式温度传感器,从混凝土入模开始,量测水化热温度的变化情况。研究结果:根据温度测试结果,可以绘制出混凝土水化热温度随观测时间变化的曲线。通过对秦沈客运专线箱梁温度测试结果的总结分析,重点阐述了箱梁混凝土早期水化热温度发展的一般规律,其中包括水化热温度时程曲线的一般形式、温升基本规律、温降基本规律、混凝土的温度梯度、入模温度与温度峰值的关系等,并提出了防止温差过大而引起混凝土开裂的工程措施。     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

铁路简支箱梁受损桥面板补强方案计算分析

对桥面板受损的24 m预应力混凝土箱梁制订顶板底面增设钢筋混凝土横梁的补强方案,采用ANSYS有限元软件对完好箱梁和补强箱梁进行建模分析。结果表明:在单线ZK特殊荷载作用下,考虑受损箱梁混凝土桥面板修补区域和补强区域的刚度折减后,补强箱梁桥面板的挠度与完好箱梁基本相当且分布更加均匀,补强横梁底面最大横向应力小于完好箱梁桥面板底面最大横向应力且前者沿横桥向的分布更加均匀;桥面板补强措施效果显著,受损箱梁补强后的力学性能满足运营要求。