- 蒋欣;汤大洋;胡所亭;张周煜;石龙;
超高性能混凝土(UHPC)是一种新型纤维增强水泥基复合材料,具有优异的力学与耐久性能,是近年来的研究热点。随着试验研究的深入,UHPC在国内外桥梁工程中的应用日益增多。本文综述了UHPC桥梁在加拿大、法国、韩国、美国、马来西亚和中国的发展,调研了UHPC在主梁结构、桥面结构、桥梁接缝中的应用。研究结果表明:UHPC用于主梁结构可充分利用其良好的力学性能,有效减轻结构自重并改善混凝土开裂;因其良好的耐磨耗、抗渗透与抗腐蚀性能,适用于既有破损桥面铺装的修复或直接用作新建桥梁的桥面结构;用于桥梁接缝时亦展现了良好的力学性能与耐久性能,可显著提高装配式结构的抗裂、抗震、抗疲劳等性能。因此,UHPC在桥梁工程中具有良好的应用前景与推广价值。
2021年12期 v.61;No.574 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1043K] - 占玉林;王振洋;程学友;张程;乔瑜;卢思吉;刘矗东;
为了研究大直径钢绞线在先张法超高性能混凝土(UHPC)梁中的合理间距,利用ABAQUS软件建立单根及双根大直径钢绞线的非线性有限元模型,研究大直径钢绞线与UHPC的界面黏结特征、钢绞线及其周围混凝土的应力分布规律。结果表明:部分黏结模型能够有效模拟大直径钢绞线与UHPC的界面黏结特征。在先张法UHPC梁中,以钢绞线中心为圆心,以1.4倍钢绞线公称直径为半径的范围内,约85%的预应力能传递给周围混凝土;在1.4倍钢绞线公称直径范围以外混凝土受钢绞线影响较小;随着混凝土强度的提高,预应力筋的传递长度逐渐减小,且接近线性变化。布置净距为1.8倍钢绞线公称直径时,两根钢绞线之间中心点处的混凝土应力远小于混凝土抗压强度,不会引起开裂。考虑适用性,建议先张法预应力UHPC结构中大直径钢绞线之间的净距不应小于1.8倍公称直径。
2021年12期 v.61;No.574 8-12+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2089K] - 郭日强;李宁;唐绪;沈锐利;
超大跨度公铁两用斜拉桥的控制荷载为纵向极限风荷载与温度荷载,而两者所需的约束体系是互相矛盾的。为寻找合理的纵向约束体系,以常泰过江通道工程主航道桥为背景,采用非线性有限元理论,结合各体系及荷载的特点,提出在主梁上增设限位装置的纵向限位约束体系,分析不同结构体系在纵向极限风荷载、温度荷载、组合荷载及活载作用下的纵向位移及塔底反力差异。研究结果表明:纵向限位约束体系较为合理,与半飘浮体系相比减小了纵向极限风荷载作用下结构纵向位移、塔底面内弯矩,与固结体系相比削弱了温度作用的影响,减小了塔底纵向剪力及面内弯矩。该桥合理的纵向限位间隙为0.206 m,恰好完全释放温度荷载作用下主梁纵向变形。
2021年12期 v.61;No.574 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1644K] - 薛红云;
在分析铁路装配式桥墩应用现状的基础上,从装配式桥墩结构设计的控制因素入手,对比分析了不同桥墩形式、不同连接方式的优缺点。结合地形、地质、自然气候、施工装备等因素研究铁路装配式桥墩的适用性,提出了铁路装配式桥墩推广应用所需具备的社会条件和技术条件。经分析得出,随着劳动力成本的增加和"环保、高效、协同"发展理念的不断深入,预制装配式桥墩在经济效益和社会效益方面具有显著优势。
2021年12期 v.61;No.574 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K] - 胡安庆;邹春蓉;
根据天文学理论光线追踪方法构建了高墩太阳辐射分析模型,在模型中考虑了太阳辐射、环境、上部结构遮阴等主要因素,并以宜万(宜昌—万州)铁路马水河桥为例进行高墩温度分布分析和现场测试。研究结果表明:山区桥梁高墩温度场受气象、桥梁走向、周围山体影响较大,在合理考虑这些因素的情况下所建模型能较好地模拟出高墩的日照温度场,而得到的最不利温差计算值略大于实际值,用于分析温度作用效应是安全保守的。
2021年12期 v.61;No.574 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1750K] - 翁方文;吴成;鲁祖泽;
以泉州湾跨海大桥跨径组合为(62.7+110.0+45.7)m的连续梁为实例,建立有限元模型对大跨度不对称连续梁进行受力分析。通过对小边跨梁内分阶段实施永久压重,确保施工及运营全过程结构受力安全,实现不对称连续梁边跨和中跨对称悬臂浇筑施工。分析结果表明:有限元模型中主梁施工阶段最大压应力为9.51 MPa,最大拉应力为0.91 MPa;运营阶段结构强度安全系数及抗裂安全系数均满足要求。在小边跨压重荷载不变的前提下进行施工组织优化,采用箱内现浇混凝土+预制铁砂混凝土结合的形式调节压重荷载,确保安全施工,提高了施工效率。
2021年12期 v.61;No.574 28-30+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1116K] - 万乐乐;季日臣;夏修身;
为研究黏滞阻尼器和摩擦摆隔震支座对矮塔斜拉桥的减隔震效果,以福厦客运专线雷公山矮塔斜拉桥为研究对象,通过MIDAS/Civil软件建立有限元模型,采用非线性时程分析法研究该桥分别采用黏滞阻尼器和摩擦摆隔震支座后关键截面的内力与位移,并对减隔震装置的参数进行优化。结果表明:采用黏滞阻尼器使固定中墩墩底内力减小了24.7%～37.9%,固定中墩墩顶位移减小了25.5%,活动中墩墩底内力增加了432.6%～508.5%,活动中墩的墩梁相对位移减小了37.4%;采用摩擦摆隔震支座后减震效果显著,固定中墩墩底内力减小了59.2%～71.8%,固定中墩墩顶位移减小了80.6%,活动中墩墩底内力减小了56.1%～61.3%。原结构分别采用两种减隔震装置后均有效降低了结构的地震响应,摩擦摆隔震支座的减隔震效果更好。
2021年12期 v.61;No.574 31-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K] - 余振;
一座跨长江的大跨度钢箱梁斜拉桥的辅助墩钢箱梁与墩身存在空间冲突,梁段无法采用桥面吊机从桥下起吊安装,且南岸边跨位于浅水区,运梁船无法停靠,无法采用大型浮吊直接吊装就位,而大型履带吊机站位和现有建筑物等位置上有冲突。针对这一问题,提出了将辅助墩钢箱梁段进行分块吊装的方案。分块后可减小吊装重量,便于使用小型履带吊机,可以满足施工场地、空间等要求。本文介绍了梁段分块设计原则,给出了辅助墩钢箱梁分块、运输及吊装方案,并通过数值模拟进行验算。结果表明,运输及吊装过程中各工况下梁段各部分的应力与变形均满足设计及规范要求。梁段分块吊装施工保证了现场施工的连续性,提高了施工方案的可操作性及经济性。
2021年12期 v.61;No.574 36-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K] - 卜东平;赵振;
钢箱梁在上跨绕城高速公路时遇到既有高速公路运营、制造场地、运输方式、倒V字形构造等复杂环境,采用常规顶推技术难以实现。针对这一问题,结合现场具体情况,确定采用优化后的步履式多点同步连续顶推技术进行施工。该技术的主要创新点包括对安装支墩和顶推支墩分别进行设计、优化路中顶推支墩和前导梁结构、采用Midas建模分析行走工况、一次整体拼装完成后进行顶推等。现场应用结果表明,采用创新优化后的步履式多点同步连续顶推技术能够将钢箱梁顺利顶推到位,节约了工期,取得了良好的社会效益和经济效益。
2021年12期 v.61;No.574 40-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K] - 王勇;易先坤;郭星亮;
常德—益阳—长沙铁路跨沅江大桥主桥桩基础采用先桩后堰法施工。从围堰设计、围堰拼装平台搭设与底节围堰原位拼装、围堰下放系统及导向系统设置、围堰下放、吸泥下沉、智能监控六个方面介绍了深水大直径超高双壁钢围堰设计和施工技术。经实践验证,双壁钢围堰工厂内分块制作、现场拼装,有利于围堰加工质量控制;采用先桩后堰法施工,先搭设水上钻孔施工平台,待桩基施工完成后对平台进行改造,用于双壁钢围堰整体拼装,有利于拼装精度控制;利用永久桩及辅助桩接长钢护筒作为双壁钢围堰整体下放系统和导向系统的支撑,解决了围堰底节下沉难题;智能化监控系统对围堰姿态、壁板应力及围堰内外水位差的实时监控和反馈,解决了在深水下沉过程中围堰受力过大等问题。
2021年12期 v.61;No.574 44-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1610K] - 潘桂林;李德杰;冯龙健;
以五峰山长江大桥北锚碇沉井首次下沉为工程背景开展现场载荷板试验,得到沉井荷载作用下土体固结后复合地基极限承载力,计算了沉井首次开挖下沉所需开挖面积,对比分析了锅底开挖下沉、新型十字拉槽以及预留核心土开挖下沉方法。结果表明:由于沉井接高过程中复合地基极限承载力明显提高,须考虑复合地基的固结效应,得到真实的地基极限承载力。采用锅底开挖下沉方法沉井开裂风险大;采用新型十字拉槽以及预留核心土开挖下沉方法,沉井结构安全。与预留核心土和锅底开挖下沉方法相比,十字拉槽法对下沉困难和地基不均匀性有更好的适应性,是一种适用于大型沉井首次下沉的方法。十字拉槽法首次应用于五峰山长江大桥北锚碇特大型沉井施工,保证了沉井顺利安全、快速下沉。
2021年12期 v.61;No.574 48-51+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2004K] - 葛凯;李承君;袁磊;许见超;赵体波;荣峤;马宏亮;
既有重载铁路混凝土桥梁结构的病害日益显现,后张法预应力混凝土简支T梁腹板大量出现斜裂缝。以大秦铁路跨度32 m预应力混凝土T梁为研究对象,分析典型截面在重载列车移动荷载作用下的内力变化特征以及运营荷载作用下的主应力变化特征。研究结果表明:重载列车移动荷载对梁体的疲劳作用特征表现为每通过1整列车、1节货车、1个轮轴,梁体分别经历1次大、中、小幅度的主应力循环,且主应力的周期性变化特征与剪力相同;重载铁路典型32 m简支梁的主拉应力已接近甚至超过规范限值,且疲劳作用次数为普通货运铁路的数倍,主应力循环作用产生的疲劳累积损伤过大、斜截面疲劳抗裂性能相对不足可能是32 m简支梁腹板斜裂缝的主要成因。研究结果可为既有重载铁路混凝土梁斜截面疲劳抗裂机理的深入研究提供理论依据。
2021年12期 v.61;No.574 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2620K] - 杨心怡;
我国鲜有针对救援列车的荷载图式,由于复杂的运营条件,救援列车过桥适应性评估工作较为繁琐。通过调研分析实际救援列车编组规律及规章条例,得到既有救援起重机按不同编组方式作用在简支梁的换算活载最大值曲线。参考我国铁路列车荷载图式中长大货物车检算图式与客货共线铁路桥梁ZKH活载图式,结合既有9种救援起重机、实际救援列车荷载集度特征,分别确定了救援起重机、救援列车通行荷载拟定图式。以拟定图式静荷载换算均布活载包络最大值曲线为原则,通过试算、对比分析、引入提高系数等方法确定了拟定图式变量取值。提出的救援起重机、救援列车通行荷载特征图式可作为高速铁路、客货共线铁路桥梁承载能力检算工作的简易荷载列,从而简化批量评估工作。
2021年12期 v.61;No.574 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K] - 葛新东;
银西(银川—西安)高速铁路漠谷河2号桥主桥采用(97.75+2×180+97.75)m加劲钢桁连续刚构桥,该桥结构形式新颖,受力复杂。本文采用有限元模型验证与现场试验相结合的方法分析高速铁路加劲钢桁连续刚构梁静动力性能。结果表明:连续刚构桥跨中增加钢桁梁能有效提高结构整体刚度30%;列车静活载作用下,主梁及主要构件的强度、刚度均满足相关规范要求;实测梁体横向和竖向一阶自振频率分别为0.659、1.184 Hz,与测试速度内的横向和竖向强振频率相距较远,未出现共振;桥梁各项动力特性指标均满足动车组以300 km/h及以下速度运行时的相关标准要求。
2021年12期 v.61;No.574 63-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1928K] - 邢厚俊;葛宁;贾其松;邓立;马永强;吴佳晔;冯源;
对现行桥梁孔道压浆密实度无损检测方法进行了梳理,对比了各方法的优缺点。为解决冲击回波法在桥梁孔道压浆密实度检测中受被测物体表面状态影响大、梁板厚度较厚(超过60 cm)时不适用的技术难题,引入了冲击回波声频法,对不同厚度梁体进行了模型试验及现场检测。结果表明:在被测梁体厚度小于25 cm时冲击回波声频信号受被测物体弯曲振动的影响较大,但采用经验模态分解法对采集的信号进行滤波,可去除干扰信号;冲击回波声频法在测试效率、测试稳定性、适用厚度等方面均比冲击回波法显著提高,为预应力桥梁孔道压浆密实度无损检测提供了一种新方法。
2021年12期 v.61;No.574 68-70+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1699K] - 吴文广;曹成斌;刘兴旺;梅大鹏;刘华;
为了准确评估桥梁结构的安全状态,设定科学准确的预警阈值并建立合理的预警体系,以南京大胜关长江大桥运营监测系统为背景,提出基于运营监测数据关联性趋势的预警阈值设定方法,采用关联性趋势分析及概率统计方法建立两线三区预警体系。结果表明:与结构响应数据固定且单一的时程预警指标相比,关联性趋势预警属于综合预警体系,能够充分利用海量监测数据并分析其变化规律;关联性趋势预警阈值随关联性特征变化而变化,动态阈值具有更高的精度和灵敏度,该监测系统能够更科学地实时预警。关联性预警阈值设定方法具有一般性和通用性。
2021年12期 v.61;No.574 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 3069K] - 马学志;范剑雄;柴雪松;李会强;暴学志;李健超;
针对传统铁路桥梁检测手段的局限性,结合国内外无人机在桥梁检测方面的应用现状,设计了由数据采集、处理两个子系统构成的无人机巡检系统。本文介绍了两个子系统的组成,相机云台角度、镜头焦距、巡检距离等参数的选择依据,无人机图像拼接、病害自动识别和病害特征信息的计算处理方法。经现场试验,完成铁路桥梁两跨的检测仅需2 h,无人机巡检系统采集的图像数据清晰,数据处理算法满足需求;现场测量的裂缝均能被准确识别,检测值与现场实测值的长度误差不超过50 mm,宽度误差不超过0.1 mm。
2021年12期 v.61;No.574 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1171K]
- 雷啸天;李德武;张国伟;
针对新乌鞘岭隧道上台阶无人化立拱施工问题,通过定性地分析钢拱架的铆钉式连接、旋转连接及三角钢筋连接三种替代方案,选择三角钢筋连接并通过数值模拟将其与传统形式的纵向连接进行定量对比分析,验证了其力学可行性。数值模拟结果表明:两种连接方式下衬砌变形及拱架弯曲变形特征几乎一致;施作相邻两榀拱架时,下一榀需要较大的约束力,无人化立拱和传统连接方式下第二榀所需支座反力比第一榀分别提高了64.9%、59.0%;三角钢筋的应力状态较传统的连接筋更为均匀,仅拱顶局部出现应力集中现象,最大值为79.8 MPa。采用自主研发的新型钢拱架分节间卡扣连接的构造形式,根据新乌鞘岭隧道进口段断面尺寸最终将上台阶拱架形式设计为五节,拱顶拱架长7.3 m,拱腰5.7 m,拱脚1.6 m,并结合现场试验将三角钢筋优化为A形钢筋。优化后的连接方式满足喷射混凝土的回弹量与挂灰要求,现场施工效率明显提高,且具有一定的经济优势。
2021年12期 v.61;No.574 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K] - 任东平;
重庆铁路枢纽东环线樵坪山隧道三线(东环正线+两条引入重庆东站的联络线)分岔处施工存在15.12、19.77、24.53 m三种宽度大断面安全平顺过渡的问题。本文首先介绍了各大跨段的支护参数及其过渡段施工方案的比选,然后阐述了各大跨段间过渡段施工中单侧扩挖及工法转换的方法,重点分析了台阶法+临时横撑向三台阶临时仰拱法过渡段、三台阶临时仰拱法向双侧壁导坑法过渡段的施工方法,并给出了具体施工步骤。两大跨段已安全、顺利施工完毕,施工方案对类似工程具有参考价值。
2021年12期 v.61;No.574 105-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1308K] - 孙中华;傅鹤林;崔言继;
为研究地下渗流对隧道围岩应力场和位移场的影响,以非线性强度准则为标准对仅考虑渗流场情况下的围岩应力场以及塑性区半径、渗流和应力重分布双重作用下的围岩应力场及塑性区半径、考虑渗流场情况下围岩非线性强度准则判定标准的变化、渗流和应力重分布双重作用下的围岩非线性强度准则判定标准的变化等展开理论研究。结果表明:考虑地下渗流时,应力重分布现象更为显著,且围岩塑性区范围更大。
2021年12期 v.61;No.574 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1250K] - 余龙文;
针对隧道二次衬砌开裂影响隧道结构安全运营问题,建立了基于颗粒离散元理论的层状岩体各向异性流变模型,并结合离散元-有限差分耦合计算平台,对层状岩体流变荷载作用下二次衬砌的渐进性裂损过程进行研究。结果表明:层理面对二次衬砌的弯矩分布及开裂行为影响显著,裂纹及正弯矩出现在平行于层理面一定范围内的衬砌截面;空洞对衬砌裂损行为的影响与空洞的位置有关,拱顶、拱腰处空洞的影响显著,而拱肩处空洞的影响较小;无论衬砌背后是单一空洞还是双空洞,空洞附近的混凝土均出现开裂,且空洞附近二次衬砌均出现面向围岩侧受拉的情况。
2021年12期 v.61;No.574 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1988K] - 王志伟;马伟斌;韩自力;马召辉;赵鹏;
针对高海拔铁路隧道火灾问题,以典型的双洞单线隧道加密横通道型紧急救援站为原型,利用火灾动力学模拟软件建立包含12条横通道的双线单洞隧道数值模型,根据0、3 000、3 500 m三个海拔高度下的温度、大气压力和氧气含量设置模拟环境参数,研究高海拔铁路隧道救援站火灾的烟气蔓延特性。结果表明:与普通环境的铁路隧道救援站火灾相比,高海拔隧道火灾烟气的蔓延速率更快,进入横通道的时间更早,提前时间超过100 s,且有烟气进入的横通道从4个增加到6～7个;火源附近的热辐射和隧道内的能见度是达到危险极限状态最早的两个致灾因素,且这两个因素受海拔高度影响较小,但对于高海拔隧道火灾,CO、氧气体积分数也随后达到危险极限状态。
2021年12期 v.61;No.574 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1518K] - 刘艳芬;柴雪松;雷林;吴玉哲;陈学喜;李健超;于国丞;
为解决人工绘制铁路隧道衬砌病害矢量图费时费力以及人工录入出错率高的问题,提出基于DXF文件的铁路隧道衬砌病害图像自动矢量化方法。首先,利用轮廓识别算法获得衬砌病害点云的轮廓坐标;其次,根据铁路隧道的断面尺寸等信息,将上述轮廓坐标映射到隧道矢量图上;最后,利用DXF文件、C++语言实现铁路隧道衬砌病害矢量图的自动生成。在多条铁路隧道周期性检测的应用表明,该方法不仅可以满足不同隧道数据处理程序之间的快速交互和衬砌病害现场精准复核需求,还适用于不同线路等级、断面尺寸、单双线别的隧道。
2021年12期 v.61;No.574 138-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]