铁路混合梁斜拉桥索梁钢锚箱受力分析与试验研究

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为主跨468m的混合梁斜拉桥,基于双线铁路活载重、桥面窄、列车运营安全性和旅客乘坐舒适度要求高,研究采用了一种新型双挑式索梁钢锚箱,集结构功能与风嘴功能于一体,相比传统单挑式锚箱具有抗弯抗扭刚度大、疲劳性能优良的特点。为系统分析新锚箱结构受力特性,通过建立有限元模型,分析索梁钢锚箱的受力特点与传力特性,并制作1∶1足尺局部钢锚箱模型,进行200万次疲劳验证试验及100万次疲劳破坏试验。研究结果表明,双挑式索梁钢锚箱应力与荷载呈线性关系,试验模型未发现裂缝,验证了结构设计的合理性和安全性,是一种适用于双线铁路大跨度斜拉桥的合理索梁钢锚箱形式。     

一种新疲劳模型在疲劳寿命评估中的应用

针对Miner准则在进行疲劳寿命评估时,忽略荷载次序效应而导致评估结果不可靠的情况,引入基于次序定律的新损伤识别指数Di,提出一种新疲劳模型。该模型考虑了加载历程,等级i下的循环数ni引起的损伤取决于之前的加载。为了解新疲劳模型的评估效果,考查了2个Whler曲线模型,对比分析不同加载情况下新疲劳模型预测结果、文献数据、Miner准则预测结果和试验结果。结果表明,新疲劳模型的预测结果与试验结果及文献数据符合较好,Miner准则预测结果偏大。使用基于次序定律的新疲劳模型可以得到更精确的疲劳寿命,很好地指导结构的设计。     

高速铁路声屏障结构设计研究

以解决高速铁路的噪声问题的声屏障为研究对象,系统分析其结构形式与吸声材料特点。总结高速铁路声屏障结构设计考虑因素如噪声源、环境因素、视野及荷载因素。分析高速铁路声屏障结构设计的依据,荷载采用及荷载组合的情况。针对金属立柱插板式声屏障进行静态受力计算分析,结果表明金属立柱各项验算均满足规范要求,混凝土插板在荷载作用下的应力相对较小,具有良好的结构强度。还讨论声屏障的改进措施来提高其降噪能力、美观性等。     

跨运营线高速铁路拱塔斜拉桥上部结构施工控制关键技术

新建常益长铁路沅江特大桥跨石长铁路桥为(32.7+90+90+32.7) m空间双索面钢拱塔钢-混结合梁斜拉桥，以18°小角度跨越既有高铁运营线路。该桥采用先拱后梁方案施工，其中，桥塔采用先竖转再跨线平转法施工，钢主梁采用拖拉法跨线施工。为确保成桥线形和应力满足设计要求，采用MIDAS Civil软件建立有限元模型，对拱塔竖转与跨线平转、钢主梁跨线拖拉、斜拉索张拉及混凝土桥面板浇筑进行施工模拟，提出拱塔顶推力及无应力线形、钢主梁临时扣塔结构与扣索力、混凝土桥面板分段施工、斜拉索三次张拉等控制技术，并将施工中拱塔与主梁的实测应力、线形与理论值进行对比分析。结果表明：拱塔转体施工过程中，拱塔线形与应力实测值与理论值吻合良好；钢主梁拖拉合龙精度控制良好；混凝土桥面板浇筑、斜拉索张拉后，主梁和拱塔的应力、线形实测值与理论值误差均在合理范围内，桥面标高满足无砟轨道铺设精度要求；铺轨后，拱塔和主梁的线形与应力、斜拉索索力等各项指标均良好，大桥整体施工控制精度良好。     

跨高速铁路运营线钢箱梁拖拉快速施工方案与控制

为研究桥梁跨越繁忙高速铁路运营线的施工方案与施工控制，以常益长高速铁路（常德—益阳—长沙）跨既有石长铁路（石门—长沙）拱形塔斜拉桥的钢箱主梁施工为依托，开展施工方案分析，通过有限元分析研究施工临时塔索方案及施工全过程主梁受力与变形，并结合现场实测对施工进行控制。结果表明：基于滚轮式重物移送器两侧相对拖拉法施工及无合龙段的合龙施工方案能够满足一个天窗期内快速施工要求。临时塔索方案合龙面高差为0.2 mm，转角差基本为0，扣塔受力与稳定性良好，拖拉至就位全过程中主梁应力均在合理范围内，满足合龙要求。各关键工况下线形及应力监控理论值与实测值吻合良好，线形误差在2 mm以内，控制截面主梁上下缘应力最大误差均在10%以内，应力远小于容许应力200 MPa，施工过程控制精度高。     

高铁大跨度斜拉桥主梁钢混结合段力学性能研究

为研究4线高速铁路混合梁斜拉桥新型钢混结合段的力学性能，以主跨672 m的安九铁路鳊鱼洲长江大桥主梁钢混结合段为背景，开展局部缩尺静力和疲劳模型试验，并结合有限元分析钢混结合段的应力分布、滑移开裂及疲劳性能。研究结果表明：最不利工况下，结合段钢构件应力沿横向分布不均且边箱处最大，沿纵向在承压板处产生突变，承压板传力作用显著；最大负弯矩工况下，钢构件的实测应力在1.8倍逐级加载过程中均呈线性变化。钢混间最大滑移仅为0.065 mm,结合段钢混间协同变形良好；挠度结果反映结合段具有良好的刚度并整体呈弹性受力状态；混凝土段顶板于1.4倍最大负弯矩加载时开裂，1.8倍加载下裂缝纵向分布形态表明结合段受力优于钢过渡段。活载最不利工况下，边箱顶板处为主要疲劳敏感区域，钢过渡段水平隔板在疲劳165万次后发生开裂，其余钢结构未开裂；混凝土在疲劳50万次后即开裂，但裂后劣化并不显著；剪力钉和PBL连接件抗疲劳性能良好。钢混结合段具有良好的承载能力及抗疲劳性能，传力合理，可为类似结构提供参考。