下承式拱桥不同桥面方案下稳定性及自振特性对比

稳定性及自振特性分析是大跨下承式拱桥桥面体系设计方案选择的重要指标之一.通过有限元分析软件MIDAS,对纵横梁桥面体系和多横梁桥面体系分别建立全桥有限元模型,对比分析了这两种桥面体系下承式拱桥的自振频率、振型特点以及在不同工况下整体稳定性.研究结果表明:在全桥用钢量一致的情况下,多横梁方案比纵横梁方案的自振频率稍大,而两者的振型特点基本一致,该桥的主要振型有弯曲振动、竖向振动和扭转振动;在成桥运营阶段,两种桥面体系下承式拱桥的整体稳定性均能满足规范要求,且多横梁体系较纵横梁体系桥梁稳定性强.     

连续钢桁结合梁桥桥面系受力状态及与桥面系刚度的关系

以1座下承式连续钢桁结合梁桥为例,采用有限元法研究其桥面系的受力特性,考察中支座区域桥面系受力状态与混凝土板板厚、纵梁抗拉刚度及抗弯刚度的关系;针对纵横梁及混凝土板在中支座区域受力比其他区域突出的问题,探讨解决方案。研究结果表明：在中支座两侧节间内,随着纵梁抗拉刚度的增加,纵梁轴力增加速度逐渐减小,且低于抗拉刚度的增加速度;随着纵梁抗弯刚度的增加,纵梁竖向弯矩也增加;采用较高的纵梁或增加混凝土板厚对降低中支座区域纵横梁的应力效果并不明显;选择合适的纵梁高度并增加翼缘厚度或采用4根小纵梁的方法均可降低该区域纵横梁的应力水平,在中支座两侧节间内再布置横梁时,纵横梁的应力可进一步降低。     

下承式密布横梁体系钢-混组合桥受力状态研究

对客运专线上1座96m跨度的下承式密布横梁体系钢桁-混凝土组合桥进行空间、平面有限元计算分析,并设计制作了比例尺为1-6的全桥模型,分3个阶段进行模型试验,以考察桥梁的位移和应力状态,分析混凝土板不同结合方式对结构受力的影响。研究结果表明:空间有限元分析结果与试验结果较吻合;下弦杆受到轴向拉力和较大的面内弯矩作用,各节间最大应力出现在节间中点附近;节点横梁最大应力发生在横梁2的下翼缘,节间横梁最大应力发生在位于端节间中部的小横梁上;混凝土板顺桥向整体受拉,并在竖向集中荷载作用下产生弯曲变形;全结合模型大部分节间内的桥面板参与主桁共同作用的程度为55%左右,半结合模型桥面板的参与程度为42%~43%;桥面板与下弦杆结合能够增加桥面板的参与程度,减轻下弦杆荷载,减少节点横梁尤其是靠近桥头横梁的面外弯曲;对桥梁进行初步设计时,主桁杆件的位移与内力可按照1个等效的平面刚架计算,下弦杆的等效刚度由原下弦杆截面和混凝土桥面板截面组合而成,桥面荷载可转化为均布荷载施加。     

拱梁刚度对大跨度铁路梁拱组合桥受力性能的影响

为了解拱梁刚度对大跨度铁路连续梁拱组合桥受力特性的影响,以徐宿淮盐线某(100+200+100)m连续梁拱组合桥为工程背景,分析拱梁刚度对结构内力、变形、动力特性和吊杆疲劳等方面的影响。研究结果表明:拱梁抗弯刚度比主要影响主梁和拱肋中弯矩的分配,对结构轴力影响较小;拱梁刚度比的增大有利于抑制由活载引起的变形;拱梁刚度比的增大导致吊杆应力幅增大,且边吊杆变化最显著。     

考虑桩土相互作用的连续刚构桥抗震性能分析

为研究大跨径连续刚构桥的静、动力特性及抗震性能,以某(65+110+65)m预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,采用MIDAS Civil建立全桥有限元分析模型,计算不同荷载作用下主梁特征截面的剪力、弯矩和应力.结合反应谱法和时程分析法进行地震反应分析,对该桥抗震性能作出评价.结果表明:结构重力和预应力一次效应引起的内力占主要因素,主梁各截面应力均能满足规范要求;第1阶振型表现为主梁纵向漂移,桥墩纵向振动的模态,表明该桥顺桥向刚度较横桥向弱;比较成桥阶段与最长悬臂阶段桥墩关键位置处的地震作用,结构抗震性能需考虑的地震作用方向不同;地震作用下,桥墩强度和变形满足设计规范要求,结构动力特性及抗震性能良好.     

钢板组合梁桥混凝土桥面板精细化空间分析

钢板组合梁桥结构具有受力明确、施工方便、便于工业化、标准化应用等优点.混凝土桥面板安全性、耐久性是影响桥梁结构全寿命周期的关键因素.钢板组合梁桥面板明显具有空间受力特性,建立精细化空间网格模型研究了双向板空间受力、小横梁支承刚度、剪力滞效应等结构空间受力性能,为桥梁设计提供参考.     

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构动力特性分析

为了分析京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的动力响应,通过建立无砟轨道结构-下部基础结构动力有限元分析模型,得到了结构前10阶模态和不同列车速度下无砟轨道结构的动力特性.分析结果表明:桥梁上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的自振频率都比规范的限值大,说明桥梁有足够的刚度保证列车行驶的安全性和舒适性;桥梁上板式无砟轨道结构的前10阶振型中大部分振型表现为横向扭转,桥梁结构横向刚度相对较小,在实际的高速铁路桥梁结构中应注意桥梁的横向稳定性;无砟轨道结构各个构件的竖向位移、竖向加速度、板底水平拉应力及CA砂浆层竖向压应力均随列车速度的增大而逐渐增大;线下基础结构顶面竖向压应力存在转折变化点.     

虚拟横梁的刚度对多片箱梁桥内力影响的研究

预应力混凝土箱梁是目前桥梁工程中经常使用的结构,具有跨径大、受力性能优良的优点。多片箱梁在横桥向往往通过横隔梁和纵向湿接缝连接成为整体,横隔梁为多片箱梁提供了强大的横向刚度,然而,纵向湿接缝对其横向刚度的贡献同样不可忽视,而在横向计算中,通常将纵向湿接缝等效为虚拟横梁以计入其刚度。目前对虚拟横梁的模拟,存在多种方法,该文基于工程实例,分别比较了常用的几种模拟方法。研究表明:基于等高度法计算所得的虚拟横梁刚度最大,能为桥梁横向提供较大的刚度,使内力和位移在横向的分配较为均匀,加载梁和周边梁的受力差异最小;基于等位移法时,桥梁横向刚度最小,内力主要集中在加载梁上,不能很好地向周边传递。     

高速铁路下承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析

为了了解下承式系杆拱结合桥的受力性能,根据武广客运专线某140 m下承式钢箱系杆拱结合桥,设计制作1个比例尺为1-8的全桥试验模型,并对桥梁在全桥均布、半桥均布、全桥偏载、半桥偏载和超载共5种工况进行加载试验和分析.研究结果表明:在均布荷载作用下,半桥加载方式引起的竖向挠度约为全桥加载时的2倍;在偏载作用时,重载侧与轻载侧竖向挠度之比小于它们的荷载之比;在受力上,拱肋、系梁和纵梁的半桥均布加载都比全桥均布加载时更不利;对于横梁,端横梁梁端面内接近固结,其他横梁梁端面内接近铰结,面外弯曲问题则可通过采用箱型横梁和加大端横梁截面尺寸等措施加以缓解;刚性吊杆既受轴拉作用,也受弯曲作用,以端吊杆受力最为不利,设计时需引起注意;混凝土板的受力状态以第一系统引起的轴拉作用与竖向荷载引起的弯曲作用为主,采用3%以上的高配筋率时裂缝宽度能得到有效控制.     

基于液压胀型成型技术的后扭梁成型轻量化设计

液压胀型成型技术已广泛应用于汽车轻量化中。文章采用液压胀型成型技术对后扭梁悬架进行轻量化设计,将传统V型横梁+加强板+横向稳定杆设计成液压胀型成型横梁,减少了零件数量,降低了后扭梁质量;运用CATIA软件对液压胀型成型后扭梁进行建模,在HyperWorks中建立有限元模型分析后扭梁的强度和刚度,并对动态模态和疲劳特性进行了分析。分析结果表明,与传统V型横梁后扭梁相比,液压胀型成型的后扭梁满足了后扭梁强度和刚度的需求,改善了模态和疲劳特性,降低了整车燃油消耗率,提高了整车舒适性性能。