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桥上无缝线路钢轨伸缩附加力算法研究

铁道工程学报 2017年第9期34卷 35-40,108页

作者：戴公连郑榕榕陈国荣中南大学长沙410075

研究目的:目前的梁轨伸缩力算法较多使用常量阻力计算模型,当跨径很大时,有可能不存在有力学意义的解。为了得到准确的桥上无缝线路钢轨在温度作用下的伸缩力解析算法,解决桥梁温度跨度取值以及合理的纵向阻力选择问题,本文采用非线性... 详细信息

研究目的:目前的梁轨伸缩力算法较多使用常量阻力计算模型,当跨径很大时,有可能不存在有力学意义的解。为了得到准确的桥上无缝线路钢轨在温度作用下的伸缩力解析算法,解决桥梁温度跨度取值以及合理的纵向阻力选择问题,本文采用非线性纵向阻力模型,根据扣件进入塑性变形区的位置将无缝线路分成若干个区段,通过建立平衡微分方程组,求解得到钢轨位移及伸缩力。研究结论:(1)依照无缝线路规范设计条件,计算了不同纵向阻力、不同跨度桥梁上钢轨最大应力以及梁轨最大相对位移;(2)在不考虑制动力的情况下,可得出基于钢轨强度限值下不同纵向阻力对应的温度跨度限值;(3)以70 mm和90 mm作为断缝宽度限值,得出线路纵向阻力的最小取值分别为17 N/(mm·线)和13 N/(mm·线);(4)本文算法可为桥上无缝线路的桥梁温度跨度及线路纵向阻力的选择提供依据。

关键词：桥上无缝线路伸缩附加力温度跨度

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公路桥梁活载模式研究

世界桥梁 2012年第3期40卷 54-58,67页

作者：朱乾坤戴公连中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

对现行中国、美国、英国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中的汽车荷载标准进行分析研究。结合不同跨径的连续梁,通过建立有限元模型,对各规范汽车荷载产生的内力响应进行计算分析,并将汽车荷载效应与恒载效应进行组合,得出各种荷载效应的比... 详细信息

对现行中国、美国、英国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中的汽车荷载标准进行分析研究。结合不同跨径的连续梁,通过建立有限元模型,对各规范汽车荷载产生的内力响应进行计算分析,并将汽车荷载效应与恒载效应进行组合,得出各种荷载效应的比例系数。计算结果显示:各公路桥梁规范的汽车荷载在取值、布置形式以及计算系数等方面均存在较大的差异,在所研究的连续梁跨度范围内,英国BS 5400规范的活载效应值最大,但是组合后的总效应各规范基本处于同一水平。

关键词：公路桥梁设计规范活载模式活载效应

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槽形梁斜拉桥塔梁固结区受力分析及构造细节

桥梁建设 2013年第4期43卷 61-67页

作者：戴公连粟淼闫斌刘文硕中南大学土木工程学院湖南长沙410075

某槽形梁斜拉桥塔梁固结区采用预应力混凝土结构,槽形主梁在两侧与塔柱固结、主梁下设横梁与桥塔形成横向框架体系。为研究该槽形梁斜拉桥塔梁固结区的受力特性并验证结构安全性,采用有限元软件ANSYS建立塔梁固结区空间模型,验证模型正... 详细信息

某槽形梁斜拉桥塔梁固结区采用预应力混凝土结构,槽形主梁在两侧与塔柱固结、主梁下设横梁与桥塔形成横向框架体系。为研究该槽形梁斜拉桥塔梁固结区的受力特性并验证结构安全性,采用有限元软件ANSYS建立塔梁固结区空间模型,验证模型正确性后分析固结区结构的应力分布情况,并探讨了槽形梁底板上缘与塔柱交接角、槽形梁过人洞与塔柱人洞交接角以及塔柱过人洞折角等构造细节对固结区应力的影响。结果表明:塔梁固结区整体应力满足使用要求,但存在局部应力集中现象。最大主压应力、最大主拉应力分别出现在槽形梁底板上缘与塔柱交接角处及槽形梁过人洞与下塔柱人洞交接角处。构造细节改进后,塔梁固结区应力集中程度明显降低。

关键词：斜拉桥塔梁固结受力分析应力槽形梁有限元法

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高墩三维日照温度场数值模拟及试验研究

铁道工程学报 2016年第11期33卷 57-62页

作者：戴公连唐宇刘勇苏海霆中南大学长沙410075 湖南省交通规划勘察设计院长沙410008

研究目的:山区高速铁路圆端形空心高墩在日照作用下会存在温差,当截面温差及桥墩高度较大时,就会引起桥墩温度应力及墩顶位移,从而影响高速铁路运行的安全性及舒适性。为获取高墩三维日照温度场及温度变形规律,本文建立高墩三维温度场... 详细信息

研究目的:山区高速铁路圆端形空心高墩在日照作用下会存在温差,当截面温差及桥墩高度较大时,就会引起桥墩温度应力及墩顶位移,从而影响高速铁路运行的安全性及舒适性。为获取高墩三维日照温度场及温度变形规律,本文建立高墩三维温度场有限元模型,对高墩日照温度变化开展现场试验及模型验证,以68 m圆端形空心高墩为例,分析高墩径向、竖向温度场,以及高墩在日照作用下的变形和受力特征。研究结论:(1)高墩在日照作用下,径向温度沿壁厚方向变化符合负指数函数T_x=Ae^(-ax)+B变化规律,日照温度影响深度约为0.60 m;(2)桥墩表面竖向温度符合T_z=Ae^(-ax)+kz+B函数变化规律;(3)墩顶最大水平位移发生在18:00左右,因此可取18:00的温度场作为控制荷载,对桥墩结构的变形进行检算;(4)桥墩内、外壁均会受到拉应力的影响,在设计时应同时考虑内、外表面的配筋加强,以保证桥墩的抗裂和安全性;(5)该研究成果可为高速铁路圆端形空心高墩的设计和施工提供参考。

关键词：高速铁路空心高墩温度梯度温度变形有限元分析

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实测温度下大跨度桥上纵连无砟轨道受力研究

铁道工程学报 2017年第5期34卷 26-31,93页

作者：戴公连葛浩刘文硕粟淼中南大学长沙410075

研究目的:既有桥上纵连板式无砟轨道研究多考虑桥梁整体温度变化而忽略温度梯度的影响,为探明高速铁路大跨度桥上纵连板式无砟轨道系统受力规律,本文基于长期实测温度场数据,利用统计方法获得结构具有概率保证的非线性温度模式,建立考... 详细信息

研究目的:既有桥上纵连板式无砟轨道研究多考虑桥梁整体温度变化而忽略温度梯度的影响,为探明高速铁路大跨度桥上纵连板式无砟轨道系统受力规律,本文基于长期实测温度场数据,利用统计方法获得结构具有概率保证的非线性温度模式,建立考虑钢轨-轨道板-底座板-梁体-桥墩的空间一体化有限元模型,选取沪昆客运专线某大跨连续梁桥工程实例,计算分析实测非线性温度模式下桥上各层轨道结构相对位移以及钢轨纵向附加力的分布规律。研究结论:(1)只考虑轨道板及底座板实测温度模式时,钢轨附加应力基本为0;(2)桥梁温度梯度会引起梁缝处钢轨附加应力的急剧增大,在研究桥上纵连板式无砟轨道时需考虑桥梁温度梯度的影响;(3)大跨度连续梁桥固结机构处水泥沥青砂浆变形会超过其实测极限变形位移,建议在连续梁固结机构上方同样设置剪力钢筋;(4)无砟轨道断板会导致钢轨附加应力急剧增大,因此应严格限制纵连板式无砟轨道断裂的发生,若需更换轨道板及底座板时,应在合龙温度范围进行更换;(5)本研究结果可为大跨度桥上纵连板式无砟轨道的设计与改进提供参考。

关键词：高速铁路大跨度连续梁桥纵连板式无砟轨道温度梯度钢轨附加应力

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春季纵连板式无砟轨道非线性温度分布

华南理工大学学报（自然科学版） 2016年第2期44卷 20-25,32页

作者：戴公连苏海霆闫斌朱俊檏中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为得到圆曲线上无砟轨道结构温度场分布的时变规律,在某客运专线圆曲线段上的CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道中埋设温度传感器,对其温度分布进行了长期连续观测,在大量测试数据的基础上通过概率统计获得无砟轨道横、竖向温度梯度荷载模式.结... 详细信息

为得到圆曲线上无砟轨道结构温度场分布的时变规律,在某客运专线圆曲线段上的CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道中埋设温度传感器,对其温度分布进行了长期连续观测,在大量测试数据的基础上通过概率统计获得无砟轨道横、竖向温度梯度荷载模式.结果表明:无砟轨道结构在与外界的热交换过程中,其内部竖向和横向温度呈非线性分布;轨道结构温度随着环境温度变化呈现周期性变化;随着与表面距离的增加,不同位置处出现温度峰值的时间存在明显滞后,轨道结构底部出现温度峰值的时间比顶部延迟约5 h;无砟轨道竖向温度梯度分布曲线符合指数分布规律,与中国铁路设计规范规定的箱梁竖向温度梯度分布曲线在形式上较为相近.

关键词：铁路桥梁轨道工程无砟轨道非线性温度试验研究

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三主桁斜拉桥桥面板剪力滞效应研究

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2008年第3期40卷 297-301,367页

作者：罗许国戴公连中南大学土木建筑学院

三主桁斜拉桥公路桥面板支撑在钢桁梁上直接承受汽车荷载,桥面板中存在剪力滞后现象.采用了空间有限元模型对三主桁斜拉桥板桁组合结构的混凝土和钢正交异性桥面板的剪力滞后情况进行了分析,计算结果表明,板桁结合梁桥面板中存在较明显... 详细信息

三主桁斜拉桥公路桥面板支撑在钢桁梁上直接承受汽车荷载,桥面板中存在剪力滞后现象.采用了空间有限元模型对三主桁斜拉桥板桁组合结构的混凝土和钢正交异性桥面板的剪力滞后情况进行了分析,计算结果表明,板桁结合梁桥面板中存在较明显剪力滞后效应,尤其在最内索锚固截面和中间支座截面附近纵向应力的横向分布更不均匀,其纵向应力不均匀系数ξ为2.54-3.07之间,因此设计时对这些部位必须予以充分考虑.

关键词：三主桁斜拉桥剪力滞效应板桁结合梁空间有限元桥面板

桥隧过渡段铁路Ⅰ型无砟轨道纵向温度场的试验研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2017年第6期45卷 59-65页

作者：戴公连岳喆苏海霆朱俊樸中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

通过对我国中部山区复杂地形地质条件下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道钢轨和道床板纵向温度分布的连续观测,得到桥隧过渡段钢轨和道床板的纵向温度分布规律,并提出适用于春季的桥隧过渡段钢轨和道床板纵向温度梯度荷载模式.结果表明:从隧... 详细信息

通过对我国中部山区复杂地形地质条件下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道钢轨和道床板纵向温度分布的连续观测,得到桥隧过渡段钢轨和道床板的纵向温度分布规律,并提出适用于春季的桥隧过渡段钢轨和道床板纵向温度梯度荷载模式.结果表明:从隧道外到隧道内,钢轨温度变化幅值不断减小,隧道内75 m处的钢轨温度峰值出现时刻比隧道外22 m处的滞后4 h;钢轨纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深75 m以后,钢轨的温度变化幅度明显变小,基本稳定在0.2℃;道床板纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深25 m以后,道床板的温度变化幅度明显变小,基本稳定在1.7℃;一天中钢轨和道床板温度沿纵向变化幅度最大的时刻出现在14:00~16:00;纵向温度梯度模式可分为钢轨和道床板两类,钢轨和道床板纵向温度梯度均可采用分段函数进行拟合.

关键词：桥隧过渡段轨道结构温度场中部山区试验研究

考虑轨道伤损的列车-无砟轨道-桥梁系统动力特性

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振动工程学报 2020年第4期33卷 807-814页

作者：闫斌谢浩然潘文彬戴公连中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

为探讨桥上无砟轨道损伤对列车-轨道-桥梁系统动力响应的影响规律,基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,基于ANSYS+SIMPACK联合仿真,建立了考虑墩台纵向支座刚度、轨道结构及层间接触特性的双线32 m简支箱梁桥CRTSⅢ型无砟轨道空间动力学... 详细信息

为探讨桥上无砟轨道损伤对列车-轨道-桥梁系统动力响应的影响规律,基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,基于ANSYS+SIMPACK联合仿真,建立了考虑墩台纵向支座刚度、轨道结构及层间接触特性的双线32 m简支箱梁桥CRTSⅢ型无砟轨道空间动力学模型。研究了时速200 km列车通过条件下,扣件伤损及轨道板和底座板间离缝对车桥系统动力响应的影响规律。研究表明:单个扣件失效对轨道动力响应影响有限,0.07 m板缝处轮轨竖向力骤变显著,钢轨竖向位移和钢轨节点反力增大明显;扣件连续失效对系统整体影响更大,其中相邻且对侧扣件失效影响最大;自密实混凝土沿轨道板横向完全脱空后,纵向离缝长度越大,对系统动力响应的影响也越大;相邻轨道板端部自密实混凝土都沿横向完全脱空对系统动力响应影响最大,轨道结构与桥梁结构的垂向加速度、竖向位移均增幅最大,增势最快;离缝长度1.2 m,轮重减载率接近限值,继续增加至1.6 m时,列车将脱轨;轨道板和桥梁的竖向振动随着离缝长度的增大显著增大,振动骤增会对轨道以及桥梁的耐久性产生不利影响,建议离缝长度检修限值可设为1.2 m,并应重点关注轨道板端部自密实混凝土界面脱空情况。

关键词：轨道工程动力响应简支桥梁板边离缝扣件损伤