连续钢桁梁逐跨架设支座分步安装施工技术

蒙华(蒙西至华中)铁路公安长江公铁两用特大桥南岸滩地为4×94.5 m连续钢桁梁,采用首跨在支架上拼装,后续跨悬臂架设的施工方案。为解决钢桁梁架设过程中钢梁温度变化和挠度变形对临时支点的影响,以及墩顶起落梁大吨位千斤顶布置、多点同步控制难题,在首跨钢桁梁架设完成后立即起顶钢桁梁、卸落支架、精确调整钢桁梁三向位置、安装正式支座,然后悬臂架设后续钢梁并随架设进展分步安装支座,完成钢桁梁架设。所采用的施工技术有效解决了一联多跨连续钢桁梁总重较大,以及安装过程中温度应力、挠度变形和胀缩变形产生的水平位移问题。     

128m大跨度铁路应急钢桁梁极限荷载

利用ANSYS软件建立128 m跨铁路应急钢桁梁的非线性有限元模型,研究不同杆件损伤位置、不同损伤长度和不同损伤形式等不同损伤状态下钢桁梁的极限荷载。结果表明:非损伤状态下,钢桁梁因构件屈服发生大变形而失稳破坏,极限荷载系数为2.231,能够保证安全运营;损伤位置对结构极限荷载影响明显,损伤位置越靠近跨中,影响越大;跨中为杆件损伤最不利位置,损伤程度较大时,结构将因杆件局部应力过大而发生强度破坏;随着损伤长度增加,极限荷载呈现先迅速下降、后小幅上升并逐渐趋于稳定的变化趋势,损伤程度越大,损伤长度对极限荷载的影响越明显;损伤形式对极限荷载影响差异较大,杆件的截面损伤和材料屈服强度退化对极限荷载影响显著,而杆件的材料刚度退化的影响可基本忽略。     

基于正交试验的提梁机运行参数对其结构安全影响分析

为明确在役提梁机的作业状态对其结构安全的影响,以MT900型提梁机为例,结合其作业过程选取走行轨道的支点高差、支点横向偏差、支点纵向偏差和起升荷载冲击系数4个运行参数作为研究提梁机结构安全的影响因素,以这些参数对主梁应力、支腿应力和主梁跨中挠度等的影响程度为试验目标,基于正交试验设计进行相关数值模拟试验,利用极差分析研究各运行参数对结构应力和挠度影响程度的主次顺序,进而研究影响显著因素对提梁机主梁和支腿应力及主梁跨中挠度的影响规律。结果表明:4个运行参数对主梁应力、支腿应力和主梁跨中挠度均有影响,但对支腿应力的影响最为明显;对主梁应力的影响程度从大到小依次为支点纵向偏差、冲击系数、支点高差、支点横向偏差;对支腿应力的影响程度从大到小依次为支点纵向偏差、冲击系数、支点横向偏差、支点高差;对主梁跨中挠度的影响程度从大到小依次为支点高差、冲击系数、支点横向偏差、支点纵向偏差;支点纵向偏差和支点横向偏差是影响提梁机支腿结构安全的主要因素,且这2种偏差与支腿应力基本呈线性关系。     

钢桁梁腹杆插入式节点杆端应力分析与探讨

研究目的:为便于制造与安装,大跨钢桁连续梁桥往往在采用整体节点,腹杆与主桁节点连接时,腹杆插入节点板中,采用高强螺栓两面连接。由于仅连接杆件的两个面,另外一面(或两面)不直接承受节点板传递的荷载,必然存在剪力滞效应。通过建立钢桁梁腹杆的几种典型截面的有限元模型,研究两面连接腹杆端部的应力分布,从而掌握腹杆端头板件应力分布的规律并用于指导钢桁梁桥节点设计。研究结论:杆件端部最大正应力均发生在螺栓群末端;一般来说,杆件板厚越大,螺栓连接沿杆件长度方向的排数越多,最大正应力与名义正应力的比值越小;截面形式变化、板件厚度变化不会对最大剪应力的发生部位产生影响;杆件中部,截面应力趋于均匀,剪力滞效应不显著。     

基于车桥耦合动力分析的桥梁动应力计算方法

为充分反映列车与桥梁的动力相互作用,建立三维车辆模型及桥梁有限元模型,依据轮轨接触关系形成车桥耦合动力系统模型;考虑轨道不平顺的随机激励作用,求解车桥系统动力方程,得到桥梁节点的振动响应。在此基础上,计算桥梁构件单元的动应力响应时程。以CRH2型动车组通过某跨度为80m的下承式钢桁梁桥为例,计算分析各局部杆件的动应力时程及不同杆件的应力动力放大系数。结果表明:所给出的计算方法考虑了桥梁横向振动的影响以及轨道不平顺激励,能够真实反映列车荷载作用下桥梁局部构件的动应力响应;在列车荷载作用下下承式简支钢桁梁桥各类杆件中的危险杆件并不一定出现在桥梁跨中,动应力响应沿桥跨方向呈现出与位移响应幅值不同的空间分布趋势;不同类型杆件的应力动力系数不相同;现行规范中关于运营动力系数的计算不能真实反映不同车速下桥梁杆件应力的动力放大效应。     

大跨简支钢桁梁桥-轨道系统地震响应特性研究

客货共线铁路大跨简支钢桁梁桥具有跨度大、活载重等特点,本文以156m简支钢桁梁桥为例,建立考虑相邻桥梁、路基和梁轨间非线性滞回特性的大跨简支钢桁梁桥-轨道系统仿真模型,分析纵向行波效应和竖向地震作用下大跨简支钢桁梁桥-轨道系统动力响应特征,探讨震前温度变化对系统地震响应的影响规律。研究表明:行波效应使钢桁梁桁架轴力、梁端相对位移及钢轨应力显著增大,对大跨简支钢桁梁桥和桥上无缝线路的抗震均有不利影响,轨道结构的存在进一步增大钢桁梁桁架轴力响应;桁架轴力响应对视波速极为敏感;钢轨应力随视波速增大而逐渐减小,并趋于一致激励下响应;震前温度变化对轨道应力影响显著,应予以考虑;对本桥而言,与顺桥向激励相比,竖向激励下桁架最大轴力增大1.5倍(拉)和0.8倍(压),钢桁梁段钢轨应力最大值减小42%。     

空间薄壁结构应力测试与分析

研究目的:以焦柳线4 m×128 m连续钢桁梁桥荷载试验为依托,论述空间薄壁结构应力测试的理论和方法,在理论计算和试验数据的基础上,分析主桁杆件的受力性能、传力特点、应力状态以及次应力影响。研究结论:通过分析表明:钢桁梁桥的主桁杆件主要承受轴向力作用,受力性质与设计理论一致;桥梁的空间传力作用与杆件间的连接刚度、杆件的位置以及荷载的作用点有关,按杠杆原理简化计算2片主桁间的荷载分配是偏于安全的;按空间梁单元模型计算的下弦杆应力比平面模型计算应力小9.9%~16.4%,"桥检规"中按平面杆系模型计算统计的结构校验系数通常值仅具有参考意义;主力组合下各测试杆件的实际应力小于设计允许应力,并有一定的强度储备;杆件的次应力与节点板和杆件本身的刚度成正比。     

跨铁路线78 m钢桁梁顶推施工

京津高速公路天津东段跨北环铁路立交桥,主跨为78 m的钢桁梁。钢桁梁在引桥上拼装,然后顶推到位。文章介绍临时支架与滑道的构造、导梁的安装以及钢梁顶推、落梁等施工工艺。     

多跨简支拱型钢桁梁桥顶推拖拉监控技术

以京张高速铁路官厅水库特大桥多跨长联拱型钢桁梁架设施工为研究对象,采用数值计算和现场测试相结合的方法,开展大桥顶推拖拉施工全过程监控技术研究。首先,采用MIDAS/Civil建立多跨长联拱型钢桁梁桥各施工阶段的有限元模型,分析各主要工况下的结构受力状态并提出相应的测点布置和监控方法;其次,采用弦式应变传感器系统、全站仪和精密水准仪对钢桁梁桥拼装、拖拉和落梁全过程进行现场监控;最后,对数值计算结果和现场实测结果进行深入对比分析。研究结果表明:多跨长联拱型钢桁梁桥施工过程中主桥结构实测的应力、挠度、轴线和临时支墩受力、变形以及成桥后的结构线形及受力均满足计算和设计要求。     

悬挑公路面公铁两用铆接钢桁梁桥次应力分析

钢桁梁设计中常将节点简化为完全铰接状态，但实际节点具有一定约束能力，在杆端会产生一定的次应力。本文以京九铁路赣江南桥悬挑公路面公铁两用的铆接钢桁梁桥为例，建立有限元模型，通过调整节点连接刚度（约束），分析次应力的变化对杆件受力的影响。有限元分析结果表明：随着节点刚度的增强，各杆件产生的轴向应力随之减小而次应力随之增大，在荷载作用下竖杆产生次应力，以面外弯曲应力为主，其余杆件则以面内弯曲应力为主。同时，荷载试验结果与有限元分析结果一致。虽然竖杆实测次应力系数较大，但考虑次应力系数后承载能力仍能满足设计要求。     

重载铁路钢桁梁桥疲劳寿命预测方法及应用研究

对朔黄铁路一座64 m单线下承式钢桁梁桥的疲劳寿命进行评估。基于运营列车的编组和运量,采用有限元软件计算得到评估杆件的应力历程,利用雨流计数法统计得到不同杆件的应力频谱,并采用合理的系数对应力幅进行修正,结合Miner线性累积损伤原理对钢桁桥的疲劳寿命进行评估。结果表明:下弦杆、斜杆和次横梁的理论剩余疲劳寿命在50年以上;吊杆高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命为35年;纵梁跨中下翼缘高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命已截止,其他构造理论剩余疲劳寿命均不足10年。对于开行重载运输的钢桁梁桥,纵梁及其连接部位是薄弱环节,应重点关注。     

铁路钢桁梁桥结构校验系数研究

以2座铁路钢桁梁桥的试验数据为基础,介绍钢桁梁结构校验系数通常值的适用条件及其特点,研究桥梁的理论内力和变形与平面、空间计算模型的相关性,分析钢桁梁挠度实测校验系数,杆件和纵、横梁应力实测校验系数的特征,提出利用实测的应力、挠度和结构校验系数定量评价桥梁强度和刚度的方法。研究结果表明:钢桁梁桥检定试验宜采用空间模型计算杆件的内力和结构变形,并由此得到结构校验系数;现有简支钢桁梁的结构校验系数通常值不适用于连续钢桁梁;采用结构校验系数换算求得设计活载下的杆件应力和桥梁挠度,可较为准确地评价桥梁结构的强度和刚度。研究结论可供相关单位桥梁检定和规范修订时参考。     

万州长江大桥钢桁拱架设创新技术分析

研究目的：大跨度钢桁拱桥结构新颖，线型流畅，外形美观，具有现代特色，与城市美景相呼应，是近年来城市桥梁的热门桥型之一，钢桁拱桥技术含量高，施工难度大，其跨中合龙方案及合龙措施的选择是整个工程成败的关键点。因此，本文特对此进行探讨。研究结论：万州长江大桥的顺利建成证明了：（1）通过调整前后支点的高差及一侧钢桁梁整体位移以消除悬臂端转角的影响，达到合龙杆件无应力状态合龙的方案是完全可行的；（2）合龙点变位分析计算与合龙时刻微调措施同样十分重要；（3）应根据各桥的实际情况，优选桁拱安装的顺序；（4）拱合龙后需通过计算分析决定是否采取拉设临时系杆的技术措施；（5）降低主墩临时支座高度是确保安全的重要措施之一。     

填充长度对部分填充混凝土钢桁梁桥力学性能的影响分析

部分填充混凝土钢桁梁桥作为一种新型桥梁结构形式,在大跨度组合钢桁梁桥中得到了实际应用。以天津某部分填充混凝土钢桁梁桥为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立其有限元模型,定义填充长度与中跨跨度之比为混凝土填充系数,系统讨论了填充系数对钢桁梁桥位移、应力和动力特性等力学性能的影响。结果表明,部分填充混凝土能减小钢桁梁桥的竖向位移,减小钢桁梁桥下弦杆的应力,增加钢桁梁桥的刚度,提高其承载力;填充系数对桥梁位移、应力和动力特性的影响不尽相同,设计时应综合考虑选择填充长度。     

湖州特大桥1孔96m双线铁路钢桁梁设计

湖州特大桥采用1孔96 m下承式整体节点简支钢桁梁跨越长兴港及西苕溪航道。为了研究减少桥梁用钢量的方案,对该桥的结构设计、施工方案进行优化。以上弦端节点为研究对象,采用FEA有限元分析软件对端节点进行实体分析,将端节点用实体模拟,将其余杆件用梁单元模拟,建立全桥模型;并与常规方案进行对比,分析两方案的应力分布,从而得到满足桥梁正常使用及减少用钢量的优化方案。本桥创新的端节点板优化方案,可为今后设计和施工同类型桥梁提供参考。     

重载运输条件下铁路下承式钢桁梁力学行为分析

以下承式铁路钢桁梁为研究对象,采用理论分析与现场试验相结合的方法,对重载列车作用下64 m单线简支、64 m双线简支和64 m双线连续下承式钢桁梁各杆件的力学特性进行分析。得知,中-活载作用下双线简支下承式钢桁梁重车侧结构杆件挠度和应力最大,单线简支下承式钢桁梁次之,双线连续下承式钢桁梁最小;运营重载列车作用下双线连续下承式钢桁梁横向振幅和横向加速度最小,双线简支下承式钢桁梁桥次之,单线简支下承式钢桁梁桥最大。     

铁路钢桁梁桥在重载列车下的受力适应性分析

在既有线上开行重载列车可满足我国快速发展的铁路运量要求,但势必会对既有铁路桥梁的安全性产生不利影响。以长东黄河大桥4跨铁路连续钢桁梁为工程背景,采用Midas软件建立了有限元模型,对其整体受力性能和杆件局部受力性能在30 t重载列车下的适应性进行了分析。结果表明:长东黄河大桥连续钢桁梁的整体受力性能满足30 t重载的运营要求,其中竖向挠度安全裕度较中-活载下降约22%,但横向挠度安全裕度无明显下降。钢桁梁各杆件的应力安全储备系数、疲劳安全储备系数和稳定安全储备系数均较中-活载下降低近20%左右,且个别杆件在30 t重载下的疲劳和稳定性能不满足规范要求,需进行适当加固。     

大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究

以某铁路64m单线栓焊下承式钢桁梁桥为研究对象,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,进行提速和扩能条件下的大桥静动力性能试验研究。结果表明:静载作用下,实测大桥杆件应力和跨中挠度均小于理论计算值,挠度、应力校验系数略大于规范通常值,挠度和应力相对残余均满足要求,上下游两片受力较为均匀;不同速度列车作用下桥梁运营性能指标基本满足规范要求,但实测数据均较大,且大于同类型双线钢桁梁桥,空重混编列车引起桥梁更大振动;桥梁基本满足承载能力和使用条件要求,结构处于良好的弹性工作状态,但桥跨结构整体刚度偏弱,安全储备较小,建议对桥梁整体刚度进行加强并对桥梁动力响应进行实时监测。     

武汉轨道交通40 m简支钢-混结合梁设计

钢-混凝土结合梁桥具有刚度大、噪声小、建筑高度低等优点.武汉轨道交通40 m简支钢-混结合梁上跨既有京广铁路,与地面高差较大,采用分段吊装和拖拉就位相结合的方法架设钢梁.本文比较了三种施工方案,分析了不同施工方案对钢梁的应力的影响;并采用改变混凝土收缩徐变系数的方法,来分析收缩徐变对结合梁应力重分布的影响,即混凝土桥面板对主梁应力的贡献.     

我国既有普速铁路桥梁检定若干问题探讨

基于近年来既有普速铁路桥梁检定工作的相关实践,探讨桥梁检定工作中的一些问题,提出了一些建议。对于运营荷载没有较大变化或未出现缺陷、损伤的桥梁,建议通过结构检算确定桥梁承载能力;对于出现缺陷、损伤或加固改造后的桥梁,建议结合结构检算,通过静载试验确定桥梁承载能力;铁路钢桁梁有限元计算模型采用空间模型;钢桁梁杆件的应力测试位置宜尽量靠近杆件中部,以降低杆件次应力的影响;铁路桥梁的横向振动加速度采用10 Hz低通数字滤波处理。相关成果可供铁路工作者开展既有普速铁路桥梁检定工作和规范修订参考。