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高速铁路空间刚架结构剪力销疲劳性能研究

高速铁路空间刚架结构剪力销疲劳性能研究

作者：施永恒西南交通大学

学位级别：硕士

高速铁路列车作用下的桥梁与现有桥梁的受力状态相比,具有列车速度高、运营次数多等特点,这些将会给桥梁疲劳带来一系列问题。其中,运营列车速度高,导致桥梁所受冲击状态复杂化,将会增大整体构件或局部细节的高频应力幅值;列车运营次数... 详细信息

高速铁路列车作用下的桥梁与现有桥梁的受力状态相比,具有列车速度高、运营次数多等特点,这些将会给桥梁疲劳带来一系列问题。其中,运营列车速度高,导致桥梁所受冲击状态复杂化,将会增大整体构件或局部细节的高频应力幅值;列车运营次数增多,导致构件反复应力的循环次数增多;这些都对桥梁结构的疲劳不利。某高速铁路空间刚架结构剪力销部位构造复杂,应力分布复杂。在恒载和活载的作用下,剪力销以及其周边焊缝将承受幅值较高的应力循环,其强度和疲劳问题应引起高度重视。为保证大桥运营阶段的质量和行车安全,对其剪力销及其周边焊缝进行疲劳性能研究与评价有着非常重要的意义。首先,本文系统的阐述了疲劳研究的来龙去脉,介绍了疲劳相关理论,并简要说明了针对某高速铁路空间刚架结构剪力销的研究内容与研究方法。其次,本文对剪力销建立细部模型,为了精确地模拟销轴连接的力学特性,本文对销轴和耳板之间采用了接触非线性分析,准确地反应结构的实际情况。用有限元软件ansys对剪力销的传力机理、应力分布、应力集中现象进行分析,得出一些有用的规律与结论,同时验证结构的合理性与安全性。再次,本文针对实桥剪力销,采用雨流法建立了疲劳试验荷载谱,进行疲劳试验方案的设计和测试方案的选择,同时对模型疲劳加载一定次数后进行静载试验,检验各次的应力差别、应力重分布情况、模型位移情况以及有无残余变形,另外在疲劳加载结束后,还对模型进行探伤检测,从而检验结构的疲劳试验后的受损情况,同时,与有限元计算结果进行对比分析、互相校核,验证试验结果。然后,在有限元分析和疲劳试验结果的基础上,借鉴国内外的相关规范,用各国相关规范验证来评价剪力销的疲劳性能。最后,采用可靠性理论,建立极限状态方程,引入一阶二次矩法及其数值迭代方法。参考国内外大量文献,确定了各随机变量的统计参数。从基于S-N曲线的疲劳寿命可靠性理论和基于线弹性断裂力学的疲劳寿命可靠性理论两方面来评价剪力销的疲劳性能。

关键词：高速铁路空间刚架结构剪力销疲劳接触非线性 S-N曲线断裂力学疲劳可靠性

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剪力销在桥梁同步顶升支座更换中的应用研究

交通科技与管理 2024年第21期 100-102+181页

作者：金世安韩锐江苏泰州大桥有限公司中交公路规划设计院有限公司

在桥梁顶升支座更换的施工过程中，经常会遇到梁底支座周边空间不够无法布置千斤顶的情况。该文介绍了在梁底桥墩盖梁相应位置安装剪力销作为桥梁顶升支撑平台，用以布置千斤顶的方法，并对剪力销进行了施工可行性的理论分析。结合工程... 详细信息

在桥梁顶升支座更换的施工过程中，经常会遇到梁底支座周边空间不够无法布置千斤顶的情况。该文介绍了在梁底桥墩盖梁相应位置安装剪力销作为桥梁顶升支撑平台，用以布置千斤顶的方法，并对剪力销进行了施工可行性的理论分析。结合工程实例，介绍了剪力销施工安装要点，对预压试验进行了数据监测。结果表明：剪力销临时支架满足桥梁同步顶升的要求。研究成果对相关的桥梁支座更换工程具有一定的借鉴意义。

关键词：桥梁顶升剪力销支撑平台理论分析

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剪力销法盖梁施工简述

城市道桥与防洪 2012年第4期 136-139,276页

作者：王桂军中交一公局厦门工程有限公司福建厦门361021

任何一道工序施工前都需要综合比较,选择简捷高效的施工方案。某工程针对山区地形条件复杂的情况,合理地选取了剪力销法盖梁施工。该文主要简述了剪力销法施工的相关验算及施工工艺,可供同行参考。

关键词：桥梁剪力销盖梁验算

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含剪力销的螺栓法兰双连接箭体位移峰值分析

计算机仿真 2024年第1期41卷 33-38页

作者：胡宇新关振群曾岩大连理工大学工程力学系辽宁大连116024

含剪力销的单连接面螺栓法兰结构动力学响应受剪力销倾角显著影响,而实际箭体结构多采用双连接面三舱段形式。因此,将单连接面螺栓法兰结构动力学简化模型进行推广,建立双连接面的三舱段箭体结构简化动力学方程,并研究结构横纵耦合振动... 详细信息

含剪力销的单连接面螺栓法兰结构动力学响应受剪力销倾角显著影响,而实际箭体结构多采用双连接面三舱段形式。因此,将单连接面螺栓法兰结构动力学简化模型进行推广,建立双连接面的三舱段箭体结构简化动力学方程,并研究结构横纵耦合振动问题。通过将接触非线性转化为剪力销影响下的拉压不同刚度结构问题,建立六自由度的双连接箭体简化动力学模型,通过动力学仿真分析找出剪力销倾角对冲击载荷作用下双连接箭体结构位移峰值响应的影响趋势。

关键词：箭体剪力销双连接面螺栓法兰连接位移峰值响应

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减隔震支座剪力销剪断性能实验研究

现代制造技术与装备 2022年第12期58卷 77-79页

作者：徐彬安徽尚德科技有限公司合肥230000

对减震支座剪力销剪断性能进行实验研究,探究剪力销与孔配合间隙对剪断力的影响,以及剪力销洛氏硬度和剪断强度的关系。实验结果表明:剪力销配合间隙大于0.5 mm后,剪断力的削减大于10%;采用洛氏硬度推算剪力销设计剪断强度,用于减隔震... 详细信息

对减震支座剪力销剪断性能进行实验研究,探究剪力销与孔配合间隙对剪断力的影响,以及剪力销洛氏硬度和剪断强度的关系。实验结果表明:剪力销配合间隙大于0.5 mm后,剪断力的削减大于10%;采用洛氏硬度推算剪力销设计剪断强度,用于减隔震支座剪断力设计,可为剪力销设计提供依据,并给出了提高剪断力准确设计的合理建议。

关键词：配合间隙剪力销剪断性能

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减隔震支座剪力销结构设计与分析

工程技术研究 2022年第18期7卷 173-175页

作者：张春徐彬孙鹏沈星星安徽尚德科技有限公司安徽合肥238000

文章介绍了剪力销在减隔震支座设计中的作用,结合现有行业规范和减隔震支座剪力销应用工况,考虑车辆动载引起桥梁上部主体结构对支座冲击力和冲击频次的作用,对剪力销的剪断力和疲劳性能的设计方法进行了研究;采用有限元分析方法,对三... 详细信息

文章介绍了剪力销在减隔震支座设计中的作用,结合现有行业规范和减隔震支座剪力销应用工况,考虑车辆动载引起桥梁上部主体结构对支座冲击力和冲击频次的作用,对剪力销的剪断力和疲劳性能的设计方法进行了研究;采用有限元分析方法,对三种剪力销结构形式进行了仿真分析,得出剪力销最优结构形式为U形剪力销,为剪力销结构设计提供了有益的方法和思路。

关键词：减隔震支座剪力销断口形式有限元分析

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桥梁减隔震钢支座剪力销剪断性能试验研究

中外公路 2021年第4期41卷 142-144页

作者：王健夏俊勇罗勇欢马白虎杜镔徐向东株洲时代新材料科技股份有限公司湖南株洲412007 贵州省公路开发有限责任公司贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司

该文介绍了剪力销在减隔震钢支座中的作用及可能的失效形式,对不同规格、不同数量以及不同布置方式下的剪力销进行了剪断性能试验。试验结果表明:抗剪力随着剪力销数量的增加呈线性增加,随着最小剪断直径的增加呈平方增加,而布置方式对... 详细信息

该文介绍了剪力销在减隔震钢支座中的作用及可能的失效形式,对不同规格、不同数量以及不同布置方式下的剪力销进行了剪断性能试验。试验结果表明:抗剪力随着剪力销数量的增加呈线性增加,随着最小剪断直径的增加呈平方增加,而布置方式对抗剪力基本无影响;依据试验结果,提出减隔震钢支座剪力销剪断力采用极限强度设计更为合理;且当支座采用多剪力销结构时,支座剪力销挡块应尽量采用整体式设计方案。

关键词：公路桥梁剪力销试验研究减隔震钢支座剪断性能布置方式

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不同约束体系对双层曲线梁桥地震响应的影响

公路交通科技 2019年第9期36卷 74-82页

作者：郭威佐鲁冠亚刘丽娟王克海交通运输部公路科学研究院北京100088 东南大学交通学院江苏南京210096 太原市市政工程设计研究院山西太原030002

双层曲线梁桥可以在较短距离内实现较大的爬高,由于特殊的结构形式使其地震响应有别于规则桥梁,而支座和限位装置组成的约束体系是影响桥梁结构地震响应的关键。为得到双层曲线梁桥的合理约束体系,基于一座双层曲线梁桥建立有限元模型,... 详细信息

双层曲线梁桥可以在较短距离内实现较大的爬高,由于特殊的结构形式使其地震响应有别于规则桥梁,而支座和限位装置组成的约束体系是影响桥梁结构地震响应的关键。为得到双层曲线梁桥的合理约束体系,基于一座双层曲线梁桥建立有限元模型,进行地震作用下的动力分析,对比球型钢支座、板式橡胶支座和盆式支座的位移和桥墩截面曲率,并将剪力销作为双层曲线梁桥的限位装置,研究剪力销与不同支座组成的约束体系对双层曲线梁桥结构地震响应的影响。结果表明:在地震作用下,双层曲线梁桥的上层支座位移普遍大于下层,双层约束体系使得桥墩中部的截面曲率和延性要比墩顶和墩底的小;球型钢支座的支座位移较小,传递到桥墩的地震力较大,设置剪力销后支座位移减小,桥墩损伤未发生明显变化;板式橡胶支座的支座位移较大,在地震动强度较小时就发生滑动,支座滑移可耗散能量使桥墩的损伤程度降低,但与剪力销组合后支座位移受到限制,传递到桥墩的地震力成倍增加,桥墩损伤最为严重;盆式支座的支座位移较小且上下层位移值最为接近,传递到桥墩的地震力较为均匀,在一定程度上保护了桥墩,考虑剪力销后,支座变形减小到允许范围之内,桥墩损伤略有增加。因此,本研究认为盆式支座与剪力销的组合是该双层曲线梁桥的合理约束体系。

关键词：桥梁工程双层曲线梁桥动力分析剪力销约束体系地震响应

同球向双球面减隔震支座关键部件力学参数影响因素分析

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地震工程学报 2019年第5期41卷 1199-1206页

作者：于伟栋张永亮冯亚成胡尊洁兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 兰州交通大学交通运输学院甘肃兰州730070

以同球向双球面减隔震支座中的剪力销与减震榫耗能器为研究对象,针对减隔震支座剪力销和减震榫力学参数的影响因素及其规律进行研究。通过反应谱分析和有限元数值模拟的方法讨论了墩高和场地类型变化对剪力销剪断力的影响和减震榫几何... 详细信息

以同球向双球面减隔震支座中的剪力销与减震榫耗能器为研究对象,针对减隔震支座剪力销和减震榫力学参数的影响因素及其规律进行研究。通过反应谱分析和有限元数值模拟的方法讨论了墩高和场地类型变化对剪力销剪断力的影响和减震榫几何参数对减震榫力学性能的影响,同时分析了减震榫在屈服荷载和极限荷载作用下的应力应变分布情况。结果表明,支座剪力销剪断力受墩高和场地条件的影响较大,不能简单地取支座竖向力与某一百分数的乘积设置剪力销的剪断力;减震榫的力学性能主要受d0、L1和L3个几何参数控制,本文给出的几何参数对减震榫力学性能的影响规律为减震榫力学参数的初步设置提供了参考。

关键词：轨道交通桥梁同球向双球面减隔震支座剪力销减震榫受力性能