宽幅斜拉桥主梁施工阶段受力特性分析

为研究单侧变宽主梁斜拉桥在施工过程中主梁的结构受力行为,以便对桥梁进行准确的施工控制,以武汉市金桥斜拉桥为背景,先采用杆系模型进行整体计算,后基于ANSYS有限元软件,采用空间实体单元建立主跨主梁及斜拉索的子模型,分析该桥主跨悬臂施工过程中主梁的受力情况.分析结果表明:节段浇注时,部分节段的顶板处于受拉状态;中纵肋在整个节段的施工过程中,顶缘处于受拉状态,底缘处于受压状态,带索横梁在整个节段施工过程中均表现为受压;左、右顶缘和中纵肋顶缘受拉区域和拉应力值随节段施工的进行而变动,各研究区域变动范围不同.各区域应力均未超过设计允许值.     

全体外预应力节段预制拼装箱梁桥震害研究

为了解全体外预应力节段预制拼装轻型薄壁箱梁在地震作用下的病害机理,以芜湖长江公路二桥引桥为依托,选取其中5×40m一联(半幅),采用SAP 2000建立精细化有限元模型和杆系模型,并通过现场环境随机振动方法进行动力特性试验,分析节段拼装箱梁的动力特性。采用精细化模型进行动力时程分析,判断该联引桥节段接缝截面是否发生开口震害,采用ABAQUS建立接缝处节段实体模型进行局部应力分析,验证接缝截面的工作状态。结果表明,通过节段接缝截面和剪力键处于受拉还是受压状态可以判断接缝截面及剪力键是否发生开口震害;E2地震作用下,该联引桥主梁节段接缝截面的应力验算指标均小于0,处于全截面受压状态,剪力键均未发生脱离,接缝未出现开口震害。     

箱形截面柱应力及最大裂缝宽度验算

应用等效T形截面分析的方法推导了箱形截面柱偏心受压构件应力的计算公式,解决了箱形截面柱在压弯状态下正截面应力及最大裂缝宽度的计算问题,并编制了电算程序。经大量算例验证,该方法及程序适用于一般箱形截面柱的应力和裂缝计算。     

基于叠加理论的钢管混凝土偏压构件正截面承载力计算

圆截面钢管混凝土在偏心受压下,核心混凝土与钢管两种部件在工作时虽有较好的协同性,但钢材与混凝土的材料属性差异较大,而统一理论是将钢管混凝土作为一种新材料,对于钢管和混凝土两种部件各自的受力状态描述并不明晰。参照钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力的计算方法,合理选择核心混凝土本构,计算等效矩形应力图系数,并基于叠加理论和极限平衡理论,分别对3种不同受力类型下圆截面钢管混凝土偏心受压构件正截面承载力进行理论推导。结合收集到的61组试验结果进行实例验证,并引入我国CECS 28∶2012规程、JCJ01-89规程和Eurocode 4规程与结果进行对比,结果表明公式对钢管混凝土偏压构件承载力的预测效果最佳,为优化钢管混凝土构件的截面设计提供了一定的依据。     

公轨双层斜拉桥局部应力状态及结构优化设计研究

为优化公轨双层斜拉桥的构造设计,以东水门长江大桥为研究背景,取主桥跨中区域(约112m)建立有限元模型进行仿真模拟,该模型对桥梁各类构件的实际构造特征和截面尺寸进行了精细化模拟。基于数值模拟结果,分析了桥梁结构及局部构件的应力状态,并针对加劲肋、横梁对桥梁的变形控制和桥面应力的影响进行了参数化分析。结果表明:腹杆是上下层桥面惟一的传力构件,上下层桥面板的峰值应力主要出现在腹杆与弦杆节点处,建议考虑增大节点板厚度、转角采用圆曲线过渡或局部加固,以减小局部应力集中;加劲肋的间距变化对桥面应力及局部变形影响较大,间距宜控制在0.35~0.7m,否则将导致应力分布的改变及较大的局部凹陷;横梁的分布对桥梁变形控制及应力分布等至关重要,建议类似桥梁横梁间距控制在3m左右,在弦杆节点处设大横梁,节间设置小横梁。     

大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段受力性能研究

为研究大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段的力学行为与传力机理,设计相似比为1:4的全截面静载试验模型,测试最不利及超载工况下结构的应力、变形、开裂等;结合有限元仿真分析,研究桥塔钢-混结合段的传力机理,并进一步探讨结构构造参数对其影响规律。结果表明:最不利荷载工况下,钢结构最不利压应力为-165.44 MPa,位于钢过渡段主跨受压侧壁板;混凝土最不利拉应力为8.65 MPa,叠加预应力效应后约为1.73 MPa,位于混凝土段边跨受拉侧;沿塔轴向,钢结构应力平缓降低并在承压板附近存在突变,混凝土应力较为平稳;剪力钉及PBL剪力键弯曲应力均呈"两头大、中间小"的马鞍形分布。模型各构件实测应力随荷载增加呈线性增长,模型整体处于弹性受力状态;结合段钢-混最大滑移值仅65 μm,钢-混之间协同受力良好;模型上下缘实测应力差异约为10%,表明双向曲面构造引起一定的空间受力特性,但挠度量值差异小。超载工况下,1.4倍加载时混凝土段边跨受拉侧出现裂纹;1.7倍加载时钢过渡段主跨受压侧局部应力屈服,模型受力整体表现为以钢过渡段受压侧及混凝土段受拉侧最为不利。2.0倍加载下,模型水平挠度随荷载变化均近似线性增加,转角近似满足线性变化,受混凝土开裂影响较小;最大水平挠度仅1.43 mm,挠跨比约为1/3 000,结构具有良好的刚度性能;结合段内混凝土局部开裂对受拉区的钢-混相对滑移影响较为显著。通过承压板、钢壁板及PBL板分别传递荷载66.3%、15.2%及18.5%,承压板为主要传力构件。参数讨论表明,原桥合理承压板、钢壁板厚度分别介于40~80、24~40 mm之间,剪力连接件刚度对结构传力影响较小。     

C-S-C法加固石拱桥主拱圈的正截面承载力分析

C-S-C法加固石拱桥,即在石砌拱圈两侧增设钢筋混凝土槽形拱肋,并设置辅助受力构件上下横梁形成空间框格结构。对复合结构进行应力应变分析,得到3种极限破坏形态,并分析了每种极限破坏形态下的截面大小偏心相对界限受压区高度,得出加固后复合结构的破坏形态受原结构的初始应变、加固结构的尺寸和材料的极限应变的影响。相比现有的加固规范,考虑了复合结构在二次受力时新增拱肋的应变滞后现象。根据3种破坏形态下截面应力的分布和材料的应力应变关系,建立了一种包含大小偏心受压的正截面强度计算公式。     

沙坨特大桥施工控制参数敏感性分析

沙坨特大桥是一座采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥,其在施工过程中必须要保证主拱圈的变形与应力满足设计要求。为了减小悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工误差,本文利用有限元软件Midas/Civil进行建模计算,通过比较施工过程中各设计参数在成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈累计位移差值与截面上下缘累计应力差值,对各设计参数的敏感性进行了分析。结果表明:在悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工过程中,主拱圈混凝土容重、扣锚索索力对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较大,为主要设计参数;主拱圈刚度、扣塔刚度、扣锚索刚度对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较小,为次要设计参数。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

圆形截面钢筋混凝土墩柱的轴压比限值探讨

结合现行规范简化公式,探讨圆形截面墩柱的轴压比限值.首先,根据构件平截面假定,以及纵向受拉钢筋和受压区混凝土同时达到各自强度设计值的界限状态,以受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2π的比值α作为判别条件,推导出混凝土受压区相对界限角度比值αb的计算公式;然后,与偏心受压构件M～N曲线拐点位置进行对比,并采用实体单元有限元混凝土裂缝模型进行校核.结果 表明,混凝土受压区相对界限角度比值αJ与规范简化公式匹配较好,可作为区分圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件大、小偏心状态的判别条件.在此基础上,推荐了对应于不同钢筋种类和混凝土强度等级的轴压比限值.     

异形截面钢筋混凝土偏心拉压构件承载能力分析的电算方法

寻求异形截面钢筋混凝土偏心拉压构件承载能力分析的通用方法是一个难点。该文应用基本假定下统一的几何方程、物理方程和不同形式的平衡方程,采用受压区高度判别大小偏心,并通过数值方法解非线性方程,采取一定方法避免正确解的遗漏和对满足弯矩平衡不满足轴力平衡的假解的过滤,用求解得到的涵盖完整的四个象限的Nu-Mu承载能力相关曲线图,直观地对上下翼缘在偏心拉压等各种工况下的承载能力进行校核,借鉴校核求解过程并按合理途径增加两侧配筋一并解决设计问题,编制的程序为解决异形截面偏心受力钢筋混凝土构件配筋的设计和验算提供了方便实用的工具。     

高速特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以湖北某高速一特大桥预应力混凝土连续梁桥悬臂施工为对象,利用MISAS/Civil软件模拟大桥悬臂施工段、全桥合拢段施工状态下关键部位的内力、位移和主要参数敏感性,实现对连续梁段施工的精确控制。研究结果表明:悬臂施工段,整个悬臂梁节点均是压应力,并未产生对单元节点的拉应力。0#块根部截面整体压应力在两个相反作用力下呈现一个逐渐增长的变化趋势;全桥合拢段,整个梁段均为压应力,在桥梁墩顶近区间的梁段截面上游和跨中近区间梁段截面下缘产生高压应力。当桥梁完成合拢施工后,墩顶附近截面上游处产生主梁混凝土的最大压应力;悬臂施工段和全桥合拢段,预应力和节段混凝土自重变化对挠度的作用最显著,其次是弹性模量的变化对的影响作用,而徐变系数对悬臂梁挠度变化作用较弱。     

钢筋混凝土偏心受压构件裂缝宽度计算研究

为研究裂缝宽度验算规范解在偏心距处于0.55 h(h为构件截面高度)附近时不连续的问题,通过开裂换算截面法得到矩形偏心受压构件内力臂及钢筋应力理论解。对比现行规范解发现,规范公式在双侧配筋、配筋率或偏心距较小时计算内力臂值存在较大误差,影响裂缝计算结果;而当偏心距等于0.55 h且配筋率小于0.3时,理论上会有裂缝超过限值的情况发生。     

圆环截面偏心受压构件极限强度计算

本文利用文献「１」有关圆形截面偏心受压构件极限强度计算公式和数表由叠加法导得圆环截面偏心受压构件的极限强度计算公式，可供工程设计应用。     

独斜塔斜拉桥索塔交叉锚固区模型试验研究

芙蓉江大桥为主跨170m的地锚式独斜塔斜拉桥,斜拉索交叉锚固于桥塔上塔柱"工"字形截面两侧的锚块上。为了解该桥索塔锚固区的应力分布,选取塔顶5对斜拉索的锚固区段为对象,设计制作1∶4的缩尺模型进行静载试验,并采用MIDAS FEA软件建立索塔锚固区有限元模型,分析锚固区塔壁和锚块的应力分布。结果表明:在斜拉索索力及恒载作用下,桥塔地锚箱侧塔壁处于受压状态,主跨侧塔壁处于受拉状态,塔壁最大压应力为4.2 MPa,最大拉应力为1.68MPa,均出现在工字形翼缘;斜拉索索力使锚块处于竖向受压、横向受拉的复杂应力状态;实桥桥塔应力的实测值与试验模型实测值和理论值均吻合较好。     

钢筋砼偏心受压构件大小偏压的判别

给出了初步判别钢筋砼偏心受压构件大、小偏心受压的方法,它适用于按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)计算矩形截面钢筋砼偏心受压构件。     

圆形截面偏心受压管柱的根限强度计算

利用公路桥规中圆形截面偏心受压构件的极限强度计算公式及数表，叠加导得圆形截面偏心受压管柱构件的极限强度计算一般公式，可供工程设计计算使用。     

钢筋混凝土矩形空心截面偏心受压构件强度计算探讨

对钢筋混凝土偏心受压构件强度计算中被忽视的问题,作了研究分析,提出了钢筋混凝土矩形空心截面偏心受压构件正截面强度计算公式,可用来精确计算该类构件的极限承载力,为正确的设计提供理论依据.     

考虑材料非线性的钢筋混凝土截面应力计算方法探讨

针对偏心受压构件进行研究,通过内力平衡关系确定截面开裂后应力重分布状态,并考虑混凝土非线性本构关系,避开了混凝土开裂后截面刚度以及中性轴高度难以计算等问题。针对形状较为复杂的截面研究条分法和积分法,对比其数值计算稳定性,并结合工程实际分析该方法的应用。     

偏心受压构件极限承载力的实用计算方法

为了方便快捷地求解矩形及圆形截面偏心受压构件的极限弯矩,基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中给出的偏心受压构件正截面抗压承载力计算公式,推导出了矩形及圆形截面偏心受压构件极限弯矩的计算公式,并进行相应的算法理论分析。还采用了有限元程序Midas进行比较计算,分析结果表明该方法具有较好的计算精度,满足桥梁设计需要。