大跨叠合梁斜拉桥主梁有效宽度分析与研究

为研究大跨叠合梁斜拉桥主梁在弯矩和轴力共同作用的有效分布宽度问题,利用桥梁有限元软件Midas Civil和Midas FEA,选取主跨跨中和主跨L/4区段处作为研究区域,分别建立3个有限元模型:全桥整体杆系、局部杆系、局部实体单元模型,计算混凝土桥面板的正应力分布情况,对比国内外叠合梁规范,分析此混合梁斜拉桥在叠合梁设计上的安全性与合理性,为同类斜拉桥在叠合主梁上的设计提供一定的参考。     

汽车荷载形式对结合箱梁连接件受力性能的影响

针对采用现行设计规范计算得到的结合梁剪力钉连接件受力无法真实反映其实际受力的情况,以一座两跨连续结合箱梁桥为例,对汽车荷载作用下剪力钉连接件的受力性能进行研究。比较采用杆系有限元模型和板壳-实体有限元模型计算结合梁连接件受力性能的差别,分析不同汽车荷载作用方式对连接件受力性能的影响。结果表明:板壳-实体有限元方法更能真实地反映荷载的整体与局部效应以及同一截面上连接件受力不均匀的情况,因此宜采用该方法计算结合梁连接件的受力。在汽车荷载作用下结合梁连接件的受力与荷载的布置形式有较大的关系,采用车道荷载与车辆荷载相结合并考虑车辆荷载横向偏载的布置形式,能充分反映结合梁连接件的最不利受力情况。     

混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

结合梁斜拉桥悬臂施工阶段剪力滞效应分析

为研究结合梁斜拉桥在悬臂施工阶段剪力滞效应的分布规律,以厦漳跨海大桥南汊主桥为背景,在实桥中布设4个测试截面,并采用ANSYS软件建立主梁有限元分析模型,对施工阶段结合梁的剪力滞效应进行现场测试和数值分析.分析结果表明:结合梁斜拉桥主梁在斜拉索轴向荷载和竖向荷载产生的弯矩共同作用下,存在较为显著的负剪力滞效应;在整个悬臂施工阶段,各截面有效宽度系数为0.85～0.95.根据分析结果,建议在对悬臂施工阶段进行应力验算时,混凝土板的应力应按初等梁理论计算的结果提高15％考虑;设计过程中可以忽略小纵梁对桥面结构剪力滞效应的影响,计算结果偏于安全.     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。     

钢-混叠合梁斜拉桥线形及应力误差分析与控制方法

为使某钢-混叠合梁斜拉桥在成桥后其几何线形和应力与设计理想状态一致,分别对钢-混叠合梁斜拉桥计算、施工、测量中可能产生的误差进行分析。利用有限元软件建立全桥仿真模型,对工程实例进行结构参数敏感性分析,分析得出钢-混叠合梁斜拉桥成桥线形和应力的敏感参数。根据分析结果,提出相应的计算误差、施工误差及测量误差的控制方法。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能研究

为了解混合梁斜拉桥钢—混结合段受力及传力规律,指导钢—混结合段的设计,以某主跨580m的混合梁斜拉桥为背景,采用有限元软件建立钢—混结合段整体模型,并对比缩尺模型试验结果,建立局部剪力钉推出模型,分析剪力钉传力规律。结果表明:钢—混结合段截面混凝土竖向应力分布不均匀,大小呈凹曲线分布;纵向应力由结合段截面向混凝土段递减。竖向上各剪力钉剪力呈马鞍形分布,上、下剪力钉剪力高于中间剪力钉;横向上内侧剪力钉剪力大于外侧剪力钉;荷载越大,剪力钉竖向受力越均匀,剪力钉刚度越大,各剪力钉的受力越不均匀。     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的理论与试验研究

基于能量变分法原理推导了波形钢腹板组合箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应计算公式,讨论了波高区混凝土的合理计算宽度取值问题;制作了2根模型梁、并进行了在集中荷栽和均布荷载作用下的加载试验,通过实测箱梁翼板的纵向应力分布来研究这种组合结构在外荷载作用下的剪力滞效应的变化规律;在此基础上利用空间有限元分析程序进行了数值分析.结果表明:剪力滞系数的理论值、模型实测值以及空间有限元计算值吻合良好,波高区混凝土按1倍波高进行取值计算时结果偏于安全;集中荷载相对于均布荷载而言,其剪力滞系数较大;结果证明了本文公式可用于波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应计算.     

工字梁桥活荷载剪力分布系数方程的验证

横向剪力荷载分布系数("S-over"LDF)在确定桥梁弯矩与剪力分布中已使用多年。直到最近AASHTO LRFD桥梁设计规范修改后,以幂函数形式表示的新的LDF方程得以应用。虽然这些新方程可以更准确地计算弯矩和剪力分布,且与测试和有限元分析结果接近,但它们是基于复杂的回归分析,不能体现LDF的基本背景。因此,为能更好地理解梁体尺寸和间距与LDF之间的关系,工程师需要一个更基本的方程,如横向剪力荷载分布系数方程。该研究的主要目的是开发一个工字形钢梁桥和预应力混凝土梁桥的横向剪力荷载分布系数简化方程。用精细有限元分析(FEA)模型评估和验证7个实际工字梁桥的现场测试结果,以不同梁间距和跨径为变化参数研究验证该方程。结果表明,该方程与基于计算机分析的精确有限元模型结果有很好的相关性。     

混合梁斜拉桥双悬臂施工塔梁临时固结有限元分析

为验证广东中开(中山—开平)高速公路银洲湖大桥主跨530 m混合梁斜拉桥塔梁临时固结措施在主梁不对称双悬臂施工中不平衡力矩作用下的安全性,利用MIDAS/Civil建立全桥结构整体有限元模型进行初步计算,获得最不利不平衡力矩的出现工况;再通过有限元分析软件ABAQUS建立塔梁固结的局部空间有限元模型,采用降温法预定义温度场施加预应力荷载,分析最大不平衡力矩工况下索塔、主梁及固结措施的应力分布,并给出相应建议。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究北大核心

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

独塔叠合梁斜拉桥收缩徐变效应分析

以国道310线大河家(甘青界)至清水公路工程索同坡独塔叠合梁斜拉桥为背景,采用RM Bridge软件建立全桥三维杆系单元模型进行计算,分析对比了成桥阶段和收缩徐变10年后斜拉桥主梁、主塔受力和变形情况。计算结果表明:运营阶段的收缩徐变对叠合梁的受力影响较为显著,使得叠合梁主梁内力发生了重分布,钢梁下缘的应力增大、桥面板压力储备减少,同时主跨主梁在靠近过渡墩的1/4跨径附近产生了下挠;另外主塔在收缩徐变过程中朝主跨方向产生了一定偏位。     

小半径曲线斜拉桥适应性研究

为获得正确反映大跨Π型主梁曲线斜拉桥施工过程力学行为的结构分析方法,以刚果共和国布拉柴维尔滨河大道桥为研究对象,综合考虑施工过程中各种因素(包括新梁段的浇筑、预应力筋张拉、混凝土收缩徐变等)的影响,分别采用梁-板混合有限元法及杆系有限元法建立施工全过程空间有限元模型。通过主要施工阶段计算结果和现场监控实测数据作对比,结果表明:梁-板混合有限元方法能够更加准确反映复杂受力下曲线主梁的扭矩分布。研究结果可为大跨Π型主梁曲线斜拉桥的设计及施工提供参考。     

基于数值风洞的复杂拱桥风荷载

以某复杂钢叠合梁组合式系杆拱桥为例,建立了该桥三维空间有限元模型。基于计算流体动力学的数值模拟方法,研究了拱肋和主梁相互影响下的静气动力系数,并给出了不同构件的气动参数,最终分析得到该复杂拱桥的风荷载响应及一类稳定安全系数。     

纵向预应力对连续刚构桥箱梁剪力滞效应的影响分析

为了分析预应力对连续刚构桥箱梁的受力影响,采用有限元方法,建立杆系模型和实体模型,引入箱梁剪力滞系数λ,分析了预应力对箱梁剪力滞效应的影响。结果表明,预应力会放大箱梁剪力滞效应的作用,它的空间布置形式对结构计算结果具有显著影响,简单的箱梁桥杆系模型难以反映结构的真实受力情况,建议在设计过程中采用合理的计算模型,得到符合工程实际的计算结果。     

之江大桥主桥空间有限元受力分析

简要介绍了之江大桥主桥的工程概况及主要荷载标准,采用空间杆系有限元对拱形钢塔斜拉桥的架设过程以及运营阶段进行空间静力分析;并结合两水准设防标准,进行抗震性能验算;针对钢塔上拉索锚固区以及塔底的钢混结合段等构造设计复杂区域,则采用空间板壳元建立仿真模型,进行细部分析.分析结果表明:各项受力计算均满足相关规范要求,构造设计...     

箱桁组合梁铁路斜拉桥动力特性有限元建模方法研究

为实现箱桁组合梁铁路斜拉桥动力特性的精准模拟计算,对箱桁组合梁开口断面斜拉桥空间杆系模型、空间板梁组合模型和空间板壳模型3种有限元建模方法进行研究。以某跨径布置为(98+140+406+406+140+98)m的三塔双主跨箱桁组合梁铁路斜拉桥为背景,采用子空间迭代方法对比分析了不同模型的模态特性,并在此基础上计算了不同模型主梁单位长度的等效质量及其惯性矩。研究结果表明:3种模型计算得到的模态分析结果基本吻合,空间板梁组合模型和空间板壳模型得到的频率及主梁等效质量基本相同,但空间杆系模型不能准确得到高阶侧弯模态的主梁等效均布质量。作为特例,进一步对无桁架钢箱梁开口断面斜拉桥的动力特性进行分析,结果表明:空间板梁组合模型和空间板壳模型吻合良好,但空间杆系模型得到的1阶扭转模态下的主梁等效均布质量惯性矩误差接近9%;桁架对主梁的侧弯基频影响较小,但能提高主梁的竖弯基频和扭转基频,有利于桥梁抗风。     

澳凼三桥主桥的稳定分析

稳定分析是斜拉桥设计的重要组成部分。澳凼三桥稳定分析按特征值屈曲问题处理，分别采用整体和局部有限元模型，分析了施工、运营2个工作阶段、6种荷载工况及塔、梁相交处不同边界条件下结构的稳定。指出澳凼三桥在预期的荷载作用下，结构的整体失稳首先发生于桥塔；箱梁局部失稳首先发生于箱梁顶板；塔、梁相交处不同边界条件对其稳定安全系数影响很大。