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钢桁梁地锚式悬索桥主梁吊装仿真及其窗口期刚接方案设计

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城市建设理论研究(电子版) 2025年第1期 151-153页

作者：柯红军林文昊长沙理工大学

以泸州城东长江二桥为工程背景，利用ANSYS建立全桥空间杆系有限元模型，模拟钢桁梁悬索桥主梁吊装全过程，解决了用MIDAS Civil进行悬索桥施工全过程仿真时不易收敛的问题，提出利用悬索桥吊装过程中的主梁线形变化特点，在适当的时机... 详细信息

以泸州城东长江二桥为工程背景，利用ANSYS建立全桥空间杆系有限元模型，模拟钢桁梁悬索桥主梁吊装全过程，解决了用MIDAS Civil进行悬索桥施工全过程仿真时不易收敛的问题，提出利用悬索桥吊装过程中的主梁线形变化特点，在适当的时机（窗口期）进行钢桁梁节段间刚接的方案。根据设计建议及实际采用的两种吊装顺序，利用ANSYS计算出两种吊装方案各工况的下弦杆开口宽度及为达到刚接要求所需的对拉（顶）力，最终得出两套完整合理的窗口期刚接方案。为了论证两种方案的可行性，计算出窗口期刚接吊装过程中下弦杆所需承受的最不利轴力，验算了高强度螺栓的抗剪承载力。最终结果表明，窗口期刚接方案完全可行，且刚接所需对拉（顶）力较小，施工难度不大，甚至部分节段无需施加对拉（顶）力，最不利轴力作用下的高强度螺栓抗剪承载力满足要求。

关键词：悬索桥钢桁梁吊装 ANSYS 下弦杆开口宽度窗口期刚接高强度螺栓

钢桁梁焊接构造细节的疲劳性能及基于XFEM的疲劳寿命评估

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铁道学报 2018年第4期40卷 113-119页

作者：肖林刘丽芳李小珍徐伟王聪西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430000 中国中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

通过3组共9个试件的疲劳试验,研究沪通长江大桥主桁对接杆件中过焊孔构造细节的疲劳性能,通过扩展有限元方法(XFEM)结合断裂力学方法对过焊孔构造细节裂纹扩展阶段的疲劳寿命进行预测。研究结果表明:过焊孔与翼缘板-腹板焊缝交叉处的焊... 详细信息

通过3组共9个试件的疲劳试验,研究沪通长江大桥主桁对接杆件中过焊孔构造细节的疲劳性能,通过扩展有限元方法(XFEM)结合断裂力学方法对过焊孔构造细节裂纹扩展阶段的疲劳寿命进行预测。研究结果表明:过焊孔与翼缘板-腹板焊缝交叉处的焊趾是过焊孔构造细节疲劳性能的薄弱环节;试验测得该细节对应200万次荷载循环的疲劳强度小于欧洲规范对类似构造细节的规定,过焊孔处腹板-翼缘板的角焊缝质量对构造细节的疲劳强度有重要影响;采用XFEM结合断裂力学方法预测疲劳裂纹扩展阶段的寿命与测试结果较吻合,可以作为疲劳寿命评估的手段。

关键词：钢桁梁焊接细节过焊孔疲劳性能 XFEM 疲劳寿命评估

钢桁梁全焊桁片腹杆与节点焊接连接细节疲劳性能试验研究

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铁道学报 2018年第2期40卷 110-116页

作者：卫星肖林唐继舜西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为避免焊缝交叉,钢桁梁全焊桁片中,腹杆与节点连接采用带半圆过焊孔的焊接构造。为评估钢桁梁全焊桁片腹杆与整体节点焊接细节抗疲劳性能,对其进行有限元数值模拟及疲劳试验研究。根据实际焊接细节结构特点,基于应力场相似原则完成试验... 详细信息

为避免焊缝交叉,钢桁梁全焊桁片中,腹杆与节点连接采用带半圆过焊孔的焊接构造。为评估钢桁梁全焊桁片腹杆与整体节点焊接细节抗疲劳性能,对其进行有限元数值模拟及疲劳试验研究。根据实际焊接细节结构特点,基于应力场相似原则完成试验模型设计。利用ANSYS建立实桥结构及试验模型的有限元模型,对应力分布状态及应力集中系数进行比较分析。采用3组9个试件,完成不同应力幅下钢桁梁全焊桁片腹杆与节点连接构造典型焊接细节的疲劳试验,通过数据拟合得到该焊接细节的S-N曲线。结合其他既有疲劳试验数据及欧洲规范、日本规范对该焊接细节疲劳性能进行评估。结果表明:过焊孔与翼缘焊接部位存在较大的应力集中,对焊接节点的疲劳性能有较大削弱;反复荷载作用下,过焊孔与翼缘板交接焊趾处首先产生疲劳裂纹。

关键词：钢桁梁全焊节点疲劳试验应力集中 S-N曲线

大跨钢桁梁悬索桥风-车-桥分析系统建立与可视化实现

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土木工程学报 2018年第3期51卷 99-108页

作者：韩万水刘焕举包大海黄平明袁阳光长安大学陕西西安710064

从钢桁梁断面风荷载和车辆荷载加载角度对现有风-车-桥耦合振动系统进行精细化改进。首先基于钢桁梁自身结构特性,以桁杆为单位,对静风力和抖振力,采用合力等效原则,使得任意时刻每个截面内所有节点所受静风力和抖振力的合力与作用在该... 详细信息

从钢桁梁断面风荷载和车辆荷载加载角度对现有风-车-桥耦合振动系统进行精细化改进。首先基于钢桁梁自身结构特性,以桁杆为单位,对静风力和抖振力,采用合力等效原则,使得任意时刻每个截面内所有节点所受静风力和抖振力的合力与作用在该截面形心的等效静风力和抖振力相等,求取每个节点的静风力和抖振力;对于自激力,依据刚体运动学理论,推导了钢桁梁截面节点与相应截面形心两者运动状态之间的关系式,采用响应不变原则,获取每个节点的自激力。其次在已建立适用于单主梁模型的分析系统的基础上,融入提出的钢桁梁风荷载精细化分析方法,构建大跨钢桁悬索桥风-车-桥分析系统,并基于OpenGL技术集成开发风荷载作用下随机车流过桥的动态可视化功能。最后依托一座典型大跨钢桁悬索桥,采用建立的分析系统,对不同风速和车流密度作用下的桥梁响应进行分析。结果表明:桥梁跨中竖向位移响应主要受车辆荷载控制,横向位移同时受风荷载和车流密度控制,但风荷载起主要作用;随着风速和车流密度的逐渐增大,跨中内力与位移响应极值明显增大。

关键词：风-车-桥系统合力等效原则响应不变原则钢桁梁刚体运动学理论

钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2010年第2期31卷 1-10页

作者：樊健生陶慕轩聂建国李婷赵楠清华大学结构工程与振动教育部重点实验室北京100084 北京市建筑设计研究院北京100045

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载... 详细信息

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。

关键词：钢骨混凝土柱钢桁梁组合节点低周往复荷载试验抗震性能

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山区铁路不对称连续钢桁梁柔性拱桥主梁设计

铁道工程学报 2024年第8期41卷 67-73页

作者：房帅平中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

研究目的:钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称... 详细信息

研究目的:钢桁梁柔性拱桥普遍为对称结构,但对于山区铁路桥梁,需要考虑桥址地形、地质条件、建造条件及抗震性能等多种因素。本文以山区铁路某跨越V形深沟桥梁为研究背景,针对地形陡峭、施工空间狭小、施工难度大的特点,提出一种非对称钢桁梁柔性拱桥式方案,为山区铁路桥梁选型拓宽思路。研究结论:(1)采用(216+144)m不对称连续钢桁梁柔性拱桥方案,适用于桥址处的建设条件;(2)通过建立有限元模型,对本桥进行静力和动力计算分析,表明本桥结构刚度、杆件强度等各项力学性能均可满足规范的要求;(3)桥面系采用纵横梁桥面体系,纵梁上设置道砟槽板,减轻了桥面系自重,解决了桥面系后期维修和更换的难题;(4)本桥采用塔架扣索施工方案,解决了悬拼过程主桁架应力及变形过大的难题;(5)本桥形式新颖、结构合理、造型美观、节省材料,对山区地形桥梁设计具有借鉴意义。

关键词：铁路桥梁钢桁梁柔性拱连续钢桁梁柔性拱桥桥梁设计道砟槽板悬拼施工

大吨位钢桁梁步履式顶推滑移施工力学行为分析

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桥梁建设 2021年第1期51卷 66-73页

作者：娄松吴芳江湧王戒躁中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司湖北武汉430205 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034

某公铁两用大桥主桥为主跨1260m的双塔连续钢桁梁斜拉桥,结合该桥地理环境,提出边跨斜拉索区钢桁梁采用步履式顶推滑移方案施工,最大顶推重量约35700t。顶推跨度为75m,顶推支架上设3道凸形滑道梁,凸形滑道梁一端布置1台450t限压步履机(... 详细信息

某公铁两用大桥主桥为主跨1260m的双塔连续钢桁梁斜拉桥,结合该桥地理环境,提出边跨斜拉索区钢桁梁采用步履式顶推滑移方案施工,最大顶推重量约35700t。顶推跨度为75m,顶推支架上设3道凸形滑道梁,凸形滑道梁一端布置1台450t限压步履机(限定压力4000 kN,顶推水平力1200kN),另一端布置6台450t竖向千斤顶,利用限压步履机和竖向千斤顶的组合动力进行顶推施工。为了分析该方案的合理性及可行性,采用MIDAS Civil软件建立三跨钢桁梁结构有限元模型,分析最大悬臂和非悬臂工况下钢桁梁下弦杆剩余承载能力、顶推水平力及支点承载能力。结果表明:钢桁梁下弦杆承载能力满足要求;顶推水平力及支点承载能力均满足设计要求,顶推跨度及顶推设备布置合理,顶推过程结构安全可控,该方案合理可行。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥钢桁梁下弦杆步履式顶推滑移承载能力有限元法

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大跨度钢桁梁悬索桥颤振稳定措施试验研究

振动与冲击 2018年第13期37卷 182-189页

作者：李明孙延国李明水西南交通大学风工程试验研究中心成都610031 西南交通大学风工程四川省重点实验室成都610031 西南交通大学桥梁工程系成都610031

为了研究不同颤振稳定措施对大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能的影响,以赤水河大桥(大跨度钢桁梁悬索桥)为研究背景,通过节段模型风洞试验,分别研究了封闭中央开槽、设置上下中央稳定板三种稳定措施在单独设置以及联合使用时对主梁颤振临界... 详细信息

为了研究不同颤振稳定措施对大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能的影响,以赤水河大桥(大跨度钢桁梁悬索桥)为研究背景,通过节段模型风洞试验,分别研究了封闭中央开槽、设置上下中央稳定板三种稳定措施在单独设置以及联合使用时对主梁颤振临界风速的影响,并考察了颤振临界风速增长率随封槽板及稳定板封隔率和高度参数的变化规律,最后通过1:100全桥气弹模型试验验证了节段模型试验结果的可靠性。结果表明:封闭中央开槽能够在一定程度上改善钢桁梁的颤振稳定性能;单独设置上中央稳定板时,主梁颤振临界风速随着上稳定板高度的增加成非线性变化,并存在一个敏感区间;上稳定板的封隔率对其制振效果影响十分显著;多种稳定措施联合使用的制振效果明显优于单一稳定措施;单独设置和联合使用其他稳定措施时,上中央稳定板的制振效果比下中央稳定板好;封槽板以及上稳定板的封隔率均对颤振临界风速具有一定的影响。

关键词：钢桁梁悬索桥颤振稳定措施风洞试验

平潭海峡公铁大桥钢桁梁斜拉桥整节段悬臂拼装杆件对接顺序研究

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桥梁建设 2021年第3期51卷 131-137页

作者：沈大才王东辉中铁大桥局集团有限公司湖北武汉430050 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034

平潭海峡公铁大桥3座通航孔桥均为钢桁梁斜拉桥,主跨钢桁梁采用架梁吊机整节段悬臂架设。为选取合适的钢桁梁整节段悬臂拼装杆件对接顺序,以该工程大小练岛水道桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥整节段钢桁梁悬臂拼装模型,分析结构... 详细信息

平潭海峡公铁大桥3座通航孔桥均为钢桁梁斜拉桥,主跨钢桁梁采用架梁吊机整节段悬臂架设。为选取合适的钢桁梁整节段悬臂拼装杆件对接顺序,以该工程大小练岛水道桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立该桥整节段钢桁梁悬臂拼装模型,分析结构受力状态,并对不同的杆件对接顺序进行研究比选。结果表明:架梁吊机起吊待架钢梁节段后,已架设主桁上、下弦纵向位移相差25.4 mm,宜首先对接主桁下弦。综合考虑合龙状态及措施力大小,无预拱度的钢桁梁节段可采用主桁下弦→斜杆→主桁上弦→副桁(方案1),或主桁下弦→主桁上弦→副桁→斜杆(方案2)的顺序对接,最大调整措施力约1000 kN,调整措施力相对较小。对于有预拱度的节段,若最后对接斜杆,还需沿斜杆方向纵向对拉399 kN,因此宜采用方案1的顺序对接。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥钢桁梁架梁吊机整节段悬臂拼装杆件对接对接顺序有限元法