锚索与抗滑桩组合加固折线型滑面高边坡受力计算及优化设计

锚索与抗滑桩分离式组合结构用于加固折线型滑面高陡堑坡时,上部锚索限制坡体变形、防止次级滑动并分担剩余下滑力,下部抗滑桩则稳固坡脚、防止边坡整体滑动。然而,现有设计规范对直线型滑面给出了计算方法,对折线型滑面则无直接计算方法;现有设计方法并不成熟,大多粗略地将剩余下滑力进行分配,不能良好实现二者受力协调。为了研究桩-锚分离式组合结构加固折线滑动边坡中各结构的实际受力状况、优化结构设计及推广工程应用,通过理论分析、公式推导及工程实例论证,提出了锚索锚固力在折线滑动条块上的受力计算方法及组合结构优化设计方法。通过在条块上计入锚索锚固力,计算设桩处的剩余下滑力,提高桩身受力的准确性;通过调整总剩余下滑力水平分力承担比,提高组合结构设计的安全性与经济性。以德(昌)至会(理)高速某实际边坡为例,论证了该设计方法的可行性,在进行受力分配后,锚索实际锚固力折减达15.27%,抗滑桩实际受力增大了10.16%。结果表明:设计中人为粗略分配剩余下滑力是不合理的,会造成桩身受力偏小,降低了桩体设计安全度,将给工程带来安全隐患,该方法可为类似工程设计提供借鉴。     

矩形截面梁后张锚固区劈裂力计算的拉压杆模型法

针对矩形截面梁端部承受一个水平或倾斜锚固力的工况,根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型.在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件以及模型中的几何关系,推导出后张锚固区劈裂力大小的计算式.同时,利用有限元数值分析结果,拟合出劈裂应力合力重心位置的计算公式.在锚垫板宽度、锚固偏心距及力筋倾角变化的情况下,通过对比本文计算方法、美国AASHTO规范公式、欧洲FIP99建议公式的计算值以及有限元结果,表明所提出的劈裂力计算方法能够较好地反映锚垫板宽度、锚固偏心距以及力筋倾角对劈裂力大小以及劈裂应力合力重心位置的影响规律.与现有规范建议的计算公式相比,考虑的影响因素更为全面,计算精度更高.     

拓扑优化拉杆—压杆模型在索塔锚固区的应用

为改善传统索塔锚固区拉杆—压杆模型的精度,采用密度法对传统模型进行拓扑优化.将连续介质离散为若干有空穴的单元,设定拓扑优化方向(体积减小率)进行迭代,得到相对密度趋近于1的单元,即找到最有效的荷载传递单元和路径,从而获得精确的拉杆、压杆面积和角度.将该方法应用于索塔锚固区强度校核中,以迫龙沟特大桥为例进行说明.采用通用软件ABAQUS建立该桥上塔柱索塔锚固区节段模型,通过拓扑优化获得节段有效传力区域退化模型,求解模型中拉杆、压杆及节点强度,并采用AASHTO规范校核,结果表明杆件及节点强度均满足要求.     

某系杆拱桥吊杆锚固区钢结构受力分析

系杆拱桥吊杆锚固区应力分析在拱桥设计过程中是非常重要的节点,需要利用有限元分析软件在桥梁整体模型的基础上构建精度更高的局部模型进行分析。现以单跨125 m的简支下承式钢箱系杆拱桥为研究对象,利用大型通用有限元软件ANSYS,选取合适的荷载和边界条件,建立了吊杆在钢结构纵梁锚固区的局部模型,进行受力分析。计算结果显示,吊杆力通过各钢构件迅速扩散,吊杆锚固区整体刚度较大,板件有效应力和弹性稳定系数满足规范要求,吊杆锚固区构造设计安全、合理。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力机理分析

针对内置式钢锚箱索塔锚固区的构造特点,采用简化力学模型,根据变形协调关系对斜拉索竖向力和水平力在索塔锚固区上的分配进行理论分析,并与索塔锚固区足尺节段模型试验实测结果和有限元计算结果进行对比验证。研究结果表明:钢锚箱承担了大部分的斜拉索水平力,有助于防止或减小混凝土塔壁开裂;混凝土塔壁承担了大部分的竖向力,可避免竖向力在钢锚箱底部叠加而形成应力集中;内置式钢锚箱的引入能改善索塔锚固区的受力状况,是大跨度斜拉桥较合适的锚固形式。     

都江堰市青城大桥索梁锚固结构优化设计

索梁锚固结构的受力具有应力分布集中、结构构造复杂等特点。介绍了青城大桥索梁锚固节点的构造细节,通过对不同构造细节下锚固结构的有限元分析,确定合理的锚固节点构造。对锚固结构进行深化分析,得出锚固结构的受力性能和受力特点,为同类型桥梁索梁锚固结构的设计提供参考。     

增大截面法加固石拱桥的锚杆抗拔影响参数试验研究

以增大截面法加固石拱桥的锚杆抗拔影响参数为研究对象,针对加固所采用的锚杆,进行一般、整体正交2种试验方案设计,重点从锚固剂、钢筋等级、钢筋直径、锚固深度、钻孔直径等5个因素考虑,完成了锚杆拉拔系列试验。依据试验数据的极差分析及锚固系统的破坏形态,得出各影响因素对锚杆锚固力的不同影响程度。试验表明锚固剂与钢筋等级2种因素的影响程度较大,并且锚固剂的种类对锚固力的影响显得尤为重要。以此为基础详细地分析了采用树脂胶、水泥砂浆2种锚固剂时各影响因素的最佳水平值组合,得出树脂胶为锚固剂所获得的锚固力远大于水泥砂浆的结论。同时,此试验间接验证了锚固技术应用于增大截面加固方法的科学性。     

锚拉板式索梁锚固结构传力机理及设计优化

湛江海湾大桥是锚拉板式索梁锚固结构在钢箱梁斜拉桥中的首次采用。该文分析了湛江海湾大桥索梁锚固结构传力机理,对应力在各个部件上的分配进行了参数化分析,并就设计优化提出了有益的建议。     

高速铁路下承式钢桁结合梁桥桥面荷载传力途径研究

为了明确下承式钢桁结合梁桥密布横梁与混凝土板组合桥面系在桥面荷载作用下的传力途径,以一座96 m跨径的高速铁路桥梁为例,采用解析法研究桥面荷载传递的主要影响因素,包括横梁间距与混凝土板宽度之比,大横梁(节点横梁)与小横梁(节间横梁)的竖向刚度比,横梁与混凝土板的竖向刚度比,以及这些因素对传力比的影响程度.结果表明:大横梁与小横梁的竖向刚度比只影响大横梁和相邻小横梁之间的荷载分配,且竖向刚度比值不宜大于5.0;横梁间距与混凝土板宽度之比宜为0.1～0.3.根据研究结果,推导了传力途径的传力比和各横梁传力比的简化计算公式.     

板桁组合结构主桁节点板应力集中系数研究

为给板桁组合结构节点板的设计提供参考,以沪通长江大桥为背景,针对板桁组合结构的传力特点,采用ANSYS建立节点区域梁段的板壳模型,计算轴力、弯矩单项荷载作用下节点板区域的应力分布特征和应力集中系数。分析弦杆腹板高度、腹杆翼缘宽度、弦杆与腹杆间圆弧半径、腹杆间圆弧半径4个参数对应力集中系数的影响,并拟合出应力集中系数的计算公式。结果表明:单项荷载作用下的应力最大值均出现在所加载的杆件与相邻杆件间的节点板圆弧过渡起始位置;不同杆件在轴力、弯矩作用下的节点板区域应力集中系数不同;下弦杆在轴力、弯矩作用下的节点板区域应力集中系数均较大;下弦杆在轴力作用下的节点板区域应力集中系数与现有公式计算值吻合较好,其他情况下节点板区域的应力集中系数均较现有公式计算值大,需引起重视。     

天津永和斜拉桥换索后的索力调整

结合天津永和斜拉桥的换索与调索实践,在分析换索后全桥结构性能变化的基础上,阐述索力调整的目标、原则,利用平面杆系有限元程序和影响矩阵法基本原理,采用试算法确定出索力调整方案,分析索力调整的效果。调索过程中的监测结果表明,索力调整后,全桥索力接近目标值,索力分布趋于均匀,桥面线形、塔位均得到明显的改善,调索并未引起主梁混凝土产生过大的拉应力,试算法是一种实用性较强的可行方法。调索方案的优选应考虑尽量避免使运营多年的老桥结构受力状态发生突变,以保证调索过程中结构的安全。天津永和斜拉桥的调索实践为今后PC斜拉桥的调索工程提供了较为重要的参考。     

预应力锚索框架设计方法及应用

以陕西某高速公路路堑边坡预加固工程为依托，基于预应力锚索结合框架普遍适用于边坡的加固，分别对锚索和框架进行了设计计算。锚索的设计根据设计荷载、加固位置、锚固角、锚索间距等基本数据，设计锚索锚固力、截面积及锚索长度；框架的设计基于锚索设计锚固力，采用基于Winkler地基模型的弹性地基梁法或简化的倒梁法计算框架内力，根据内力计算结果进行配筋设计。     

路堑边坡预应力锚索框架梁底地基反力现场测试研究

结合梅河高速公路路堑边坡的预应力锚索框架梁试验工点，分别对预应力锚索框架梁土质边坡和岩质边坡的地基反力进行了现场测试研究。通过计算和测试分析对比，得出了梁底反力沿梁长的分布规律，其在一定锚固预应力作用下，对于土质边坡，梁底反力沿梁长呈现接近“马鞍形”分布，对于岩质边坡，梁底反力沿梁长更接近于“抛物线”分布。     

考虑抗扭性能影响的多梁式矮箱梁桥荷载横向分布计算

目前对于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算采用刚接梁法，或采用有限元软件建立模型计算，但以上2种方法都未将抗扭刚度的影响考虑在内。因此，以上采用的2种计算分析方法不能对结构的特性进行准确模拟计算，也不能十分准确地对桥梁技术状况以及承载能力进行评价。为此，基于传统刚接梁计算荷载横向分布方法，在建立柔度系数矩阵时加入考虑主梁和翼板的约束扭转作用，提出一种适用于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算方法。为验证该方法的正确性，以某20 m跨径预制PC箱梁桥为对象，采用考虑抗扭刚度、未考虑抗扭刚度的刚接梁法和有限元数值模拟方法（梁格模型和板单元模型）计算其荷载横向分布系数，并与场地试验（中载和偏载2种工况）实测结果进行验证对比。结果表明：所提出的横向分布计算方法比未考虑箱梁主梁和翼板扭转的刚接梁法计算精度更高，也更接近实桥受力特点；同时，梁格模型、板单元模型与所提出的横向分布计算方法所得计算结果整体趋势基本上一致，相比于有限元数值模拟计算结果，采用该横向分布计算方法所得应变和挠度横向分布与实测结果更为接近，且偏差都在20%以内；该方法可在现场场地试验和桥梁承载能力评定中替代复杂的有限元数值计算方法，为预制矮箱梁桥场地试验和桥梁技术状况及其承载能力的评定提供较为准确的理论参考依据。     

现浇箱梁横梁计算分析研究

对现浇箱梁的安全验算,主要包括主梁和横梁两部分内容。当然,最精确的计算方法是空间有限元实体单元计算方法。但对桥梁设计人员而言,空间有限元实体单元计算方法费时又费力,往往计算效率很差。将现浇箱梁分为主梁和横梁两个部分计算,即:将空间三维物体简化为平面二维物体,然后用平面杆系分别计算纵向主梁和横向横梁。但是,对于横梁计算,计算参数(主梁传递的剪力分布等)的取值不同,配筋结果往往有很大出入。通过工程实例深入研究了横梁的受力特性(ANSYS空间实体单元),并且根据横梁受力特性选定了最为稳妥的横梁简化计算方法。     

悬臂浇筑连续梁0#块临时固结及支撑体系施工技术

对于悬臂浇筑预应力混凝土连续梁而言,确保连续梁T构施工过程中的安全稳定是至关重要的,本文结合西宁市同仁路北延工程(56.5+95+66.5)m连续梁为例,介绍了0#块临时固结及支撑体系的设计及施工；详细计算了连续梁T构最大不平衡弯矩、竖向反力以及预埋钢筋的锚固长度；采用Midas软件建立相关的模型,对支撑体系进行受力分析验算,并对支撑体系施工步骤进行介绍,施工结果表明：该方案施工过程安全可靠,施工质量得到保障,且可重复利用,降低了施工成本,为类似工程施工提供参考。     

桁架节点不同有限元分析建模方法的探讨

钢桁梁节点进行有限元数值模拟分析时，采用多尺度模型方式或者节点模型方式进行分析较为常见，以多尺度模型计算结果为参考，采用位移边界和内力边界综合施加方式建立的节点模型的结果与其相差较小，两种方式的模型均可以用于节点分析。结合某一顶推施工的钢桁梁最大悬臂施工状态时的节点，利用有限元软件MIDAS Civil和MIDAS FEA NX，采用不同的单元类型（梁单元或实体单元）对节点进行分析对比，确定节点模型用于实际工程的节点分析更具有优势。此结论可为相似工程的节点分析提供参考。     

考虑节点柔度特征的客车骨架有限元分析模型

为改进传统客车骨架结构有限元分析中梁模型的缺陷,提出一种新的计算模型。这种模型中包括梁单元和用壳单元离散的节点单元,共同构成薄壁杆系计算模型,在一次计算中能提供节点设计所需要的节点细部应力分布特征,同时也提供梁截面设计所需要的截面内力。此外,还讨论如何应用新模型对客车骨架节点部位结构进行合理设计。     

刚度分配法在重庆朝天门长江大桥扣索力计算与研究中的应用

重庆朝天门长江大桥为世界第1跨度公轨2用拱桥,设计中主要以应力控制为主。阐述柔索索力传统计算方法,指出在计算扣索力时用传统先估算索力的计算方法误差很大。在实际有限元设计中,采用刚度分配法计算扣索力,不仅计算方便、快捷、准确,而且兼顾了目标控制应力和控制位移。