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济阳黄河公铁两用特大桥主桥设计关键技术

桥梁建设 2024年第4期54卷 119-125页

作者：孙宗磊冯亚成张小坤中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为四塔三主跨、非对称矮塔钢桁梁斜拉桥,孔跨布置为(84+144+228+240+300+120+60)m。桥塔采用扁钢箱形桥塔,主墩采用矩形截面实心门式墩,主墩基础采用直径2 m钻孔灌注桩,主梁采用双层板桁结合的钢桁梁。通过... 详细信息

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为四塔三主跨、非对称矮塔钢桁梁斜拉桥,孔跨布置为(84+144+228+240+300+120+60)m。桥塔采用扁钢箱形桥塔,主墩采用矩形截面实心门式墩,主墩基础采用直径2 m钻孔灌注桩,主梁采用双层板桁结合的钢桁梁。通过结构体系比选,主桥采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系,可显著降低长联钢结构温度效应。主梁采用超宽双主桁直桁及铁路桥面非行车道区域镂空设计,构造简洁且能很好地与结构体系相适应。铁路桥面系顶板采用不锈钢复合板,提高了耐久性和经济性;公路桥面采用压重设计,解决了负反力问题。该桥桥塔采用了融入齐鲁文化的“齐鲁之魂”造型,使结构更好地融入周围环境。主梁节段模型和全桥气弹模型风洞试验表明,主梁的颤振性能、涡振性能及静风稳定性均满足抗风安全需求。通过阻尼器斜置的减隔震设计方案,解决了桥梁顺桥向及横桥向2个方向的抗震难题。应用钢结构桥梁参数化建模、智慧建造及健康监测技术,保障桥梁结构安全。

关键词：公路铁路两用桥矮塔斜拉桥结构体系钢桁梁桥塔造型抗风性能减隔震技术桥梁设计

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正交异性钢桥面板足尺疲劳试验

中国公路学报 2013年第2期26卷 69-76页

作者：王春生付炳宁张芹冯亚成长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

以某大跨径斜拉桥采用的正交异性钢桥面板为工程背景,进行钢桥面板疲劳性能试验研究,足尺疲劳试验循环次数累积达到1 020万次。试验结果表明:加劲肋与盖板连接部位出现了纵向疲劳裂纹;加劲肋与横隔板连接的焊缝端部出现了在焊趾处萌生... 详细信息

以某大跨径斜拉桥采用的正交异性钢桥面板为工程背景,进行钢桥面板疲劳性能试验研究,足尺疲劳试验循环次数累积达到1 020万次。试验结果表明:加劲肋与盖板连接部位出现了纵向疲劳裂纹;加劲肋与横隔板连接的焊缝端部出现了在焊趾处萌生并沿加劲肋腹板扩展的疲劳裂纹;受焊接残余应力影响,处于疲劳荷载压应力区的腹板与横隔板连接焊缝端部也萌生了疲劳裂纹;横隔板挖孔部位无疲劳裂纹;若以测点应力发生变化为疲劳失效判据,则加劲肋与横隔板连接端部的疲劳细节高于AASHTO中D类和Eurocode的63类细节等级,加劲肋与盖板连接的疲劳细节高于AASHTO中D类和Eurocode的71类细节等级;若以出现疲劳裂纹为疲劳失效判据,则其疲劳细节高于AASHTO规范中D类和Eurocode的80类细节等级。

关键词：桥梁工程正交异性钢桥面板疲劳试验疲劳裂纹疲劳强度

碰撞刚度与间隙对大跨减隔震铁路连续梁桥防落梁设计的影响分析

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地震工程与工程振动 2014年第S1期34卷 879-884页

作者：冯亚成雷晓峰中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

传统的桥梁防落梁装置设计采用规范规定按照构造措施进行处理,多由设计人员凭经验设计,设计不当往往容易导致梁体局部损坏甚至落梁事故的发生。当前越来越多的大跨重要性桥梁采用了减隔震技术进行设计,然而规范并没有对该类桥梁的防落... 详细信息

传统的桥梁防落梁装置设计采用规范规定按照构造措施进行处理,多由设计人员凭经验设计,设计不当往往容易导致梁体局部损坏甚至落梁事故的发生。当前越来越多的大跨重要性桥梁采用了减隔震技术进行设计,然而规范并没有对该类桥梁的防落梁装置设计给出相关规定,给防落梁装置的设计造成了一定的困难。本文以一联四跨铁路连续梁桥的防落梁装置设计过程为例,采用非线性时程分析法,分析了碰撞刚度、纵、横向间隙大小对撞击力及防落梁设计的影响规律。最后本文提出了强震下某大跨连续梁桥防落梁设计的原则,计算结果可为大跨减隔震桥梁防落梁的设计提供参考。

关键词：大跨桥梁防落梁设计减隔震碰撞间隙

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高速铁路桥梁支座系统

世界桥梁 2011年第2期39卷 15-17,42页

作者：冯亚成中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

高速铁路桥梁多采用静定结构,设计比较简单,但其中的支座系统由于与道床、钢轨相互作用,构造较为复杂。根据高速铁路桥梁支座系统的特殊要求,总结高速铁路桥梁可能采用的支座布置方案及支座类型,并结合工程实例对中国台湾高速铁路中连... 详细信息

高速铁路桥梁多采用静定结构,设计比较简单,但其中的支座系统由于与道床、钢轨相互作用,构造较为复杂。根据高速铁路桥梁支座系统的特殊要求,总结高速铁路桥梁可能采用的支座布置方案及支座类型,并结合工程实例对中国台湾高速铁路中连续梁桥的支座系统及抗震支座系统进行介绍。

关键词：桥梁高速铁路支座系统

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高速铁路大跨连续梁桥减隔震方案讨论

地震研究 2015年第1期38卷 167-172,182页

作者：冯亚成中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

针对某铁路大跨连续梁桥,基于3种减隔震装置,提出了4种减隔震设计方案,利用非线性时程分析法对每种方案进行了计算分析。结果表明,液体粘滞阻尼器可有效改善桥梁纵向的受力和位移;双曲面球型减隔震支座能同时改善桥梁纵、横向的受力,但... 详细信息

针对某铁路大跨连续梁桥,基于3种减隔震装置,提出了4种减隔震设计方案,利用非线性时程分析法对每种方案进行了计算分析。结果表明,液体粘滞阻尼器可有效改善桥梁纵向的受力和位移;双曲面球型减隔震支座能同时改善桥梁纵、横向的受力,但位移较大;液体阻尼器与双曲面减隔震支座配合使用可同时改善结构的纵、横受力,并且可控制位移;铅芯阻尼器耗能效果显著,位移基本可控,应继续开展研究。

关键词：高速铁路大跨连续梁桥减隔震支座阻尼器

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正交异性钢桥面板的疲劳性能研究

正交异性钢桥面板的疲劳性能研究

作者：冯亚成长安大学

学位级别：硕士

正交异性钢桥面板作为目前大、中跨径钢桥桥面板的一种结构形式有许多优点,由于具有自重轻、极限承载力大、适用范围广、施工周期短和梁高低、造型美观等特点,受到国内外桥梁设计者的普遍青睐。我国已建和在建的大跨径桥梁也大都采用正... 详细信息

正交异性钢桥面板作为目前大、中跨径钢桥桥面板的一种结构形式有许多优点,由于具有自重轻、极限承载力大、适用范围广、施工周期短和梁高低、造型美观等特点,受到国内外桥梁设计者的普遍青睐。我国已建和在建的大跨径桥梁也大都采用正交异性钢桥面板。但由于正交异性钢桥面板结构构造复杂,受焊接残余应力影响大,钢桥面板直接位于车轮荷载的作用下,一些构造细节处极易发生疲劳开裂,当疲劳裂纹开裂到一定程度时直接影响结构的使用安全。随着正交异性钢桥面板在我国大中跨径桥梁中应用的增多,交通的快速增长及超载超限的影响,部分大跨度钢桥的正交异性钢桥面板已出现严重疲劳问题,开展桥面板疲劳性能的研究刻不容缓。本文的主要研究工作如下:1.简述了钢桥面板的应用概况和构造特征,总结了正交异性钢桥面板的发展概况和国内外桥面板的疲劳研究概况,对钢桥面板的疲劳评估方法和设计方法进行了总结归纳。2.在总结国内外工程经验和疲劳试验成果的基础上,针对正交异性钢桥面板的关键细节如纵肋与桥面板、纵肋与横隔板、纵肋拼接处等重要的连接部位出现的疲劳开裂,分析了疲劳裂纹的产生机理,讨论了连接处失效的影响因素,并结合欧洲规范,对相应的疲劳细节进行了分类。3.利用壳单元建立三维有限元模型,对纵肋与横隔板连接处不同的开孔型式进行了分析,发现改进后的Haibach孔及圆形孔优于传统的椭圆形孔,在纵肋连续通过横隔板时应该优先采用该孔型,但圆形孔的应用还需进一步的疲劳试验证明;通过参数变化,分析了板厚对纵肋与横隔板连接处疲劳的影响,并给出了此处连接合理的板厚;在国内外疲劳研究调研和有限元分析的基础上,对正交异性钢桥面板的抗疲劳设计与制造要点提出了建议。4.针对实际工程中出现的典型疲劳裂纹,结合维修加固的要求,如缩短加固施工时间、降低造价、尽量不阻扰交通等,给出了维修加固的方法。

关键词：钢桥正交异性钢桥面板疲劳损伤疲劳细节有限元模型维修加固

高速铁路主跨420 m钢箱拱桥设计方案研究

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铁道建筑 2019年第11期59卷 7-11页

作者：冯亚成中铁第一勘察设计院集团有限公司

为满足西安至十堰高速铁路汉江特大桥420m中承式钢箱拱桥方案的设计要求,对影响大跨钢箱拱受力的矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置数量及位置等关键参数进行比选,提出了适合于本桥的设计参数。通过合理设置拱脚混凝土段长度,显... 详细信息

为满足西安至十堰高速铁路汉江特大桥420m中承式钢箱拱桥方案的设计要求,对影响大跨钢箱拱受力的矢跨比、拱轴系数、拱肋内倾角、横撑布置数量及位置等关键参数进行比选,提出了适合于本桥的设计参数。通过合理设置拱脚混凝土段长度,显著减小了钢箱拱桥的用钢量,提高了钢箱拱桥方案的竞争力。静动力计算分析表明,大跨钢箱拱桥可满足高速铁路运营需求。

关键词：铁路桥梁大跨钢箱拱桥设计参数计算分析比选研究

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正交异性钢桥面板横隔板挖孔型式

长安大学学报（自然科学版） 2012年第2期32卷 58-64页

作者：王春生付炳宁张芹冯亚成长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064

为提高正交异性钢桥面板的抗疲劳性能,建立了4种常用横隔板挖孔型式的精细化数值分析模型,并通过足尺钢桥面板静力试验,校准了隔板挖孔细节的有限元模型。通过有限元参数分析,讨论了横隔板挖孔型式和几何尺寸对挖孔处应力分布的影响。... 详细信息

为提高正交异性钢桥面板的抗疲劳性能,建立了4种常用横隔板挖孔型式的精细化数值分析模型,并通过足尺钢桥面板静力试验,校准了隔板挖孔细节的有限元模型。通过有限元参数分析,讨论了横隔板挖孔型式和几何尺寸对挖孔处应力分布的影响。数值分析结果表明,Haibach孔和圆形孔的分析点应力分布较合理,挖孔自由边的半径是影响其应力分布的主要因素。基于数值分析结果提出了改善钢桥面板挖孔应力的有效措施,为钢桥面板抗疲劳设计提供了技术依据。

关键词：桥梁工程正交异性钢桥面板横隔板挖孔参数分析应力分布疲劳

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高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

交通运输工程学报 2008年第2期8卷 27-33页

作者：王春生宋天诣冯亚成徐岳长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064 清华大学土木系北京100084

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%... 详细信息

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。

关键词：桥梁工程高强组合梁参数分析抗剪性能挠度纵向滑移