大跨度斜拉桥索梁锚固区空间受力分析及配筋设计

基于ANSYS有限元分析软件,建立斜拉桥索梁锚固区空间模型,分析了在最大斜拉索索力下,索梁锚固处的受力情况,并对局部配筋进行计算.结果表明:锚固区三向应力分析中,锚固处横梁与腹板结合处存在1.82 MPa拉应力,锚块与腹板相交位置最大拉应力接近2 MPa,边腹板位置拉应力为3.2 MPa,需对其进行配筋加固;锚块与边腹板结合处出现6.25 MPa拉应力,需进行配筋处理,其余位置总体受力情况良好.     

STM理论中拉压杆间夹角取值范围的研究

现有规范中没有明确地将拉压杆间夹角与腹板的配筋率、腹板钢筋的屈服强度和混凝土的极限抗压强度等因素联系起来。通过推导拉压杆夹角的取值范围和分析拉压杆夹角范围与腹板配筋率、腹板钢筋屈服强度和混凝土极限抗压强度等因素之间的关系,可为相关研究提供参考。     

观音岩大桥锚拉板区域焊接应力试验

针对钢结构斜拉桥索梁锚固区域焊接应力较为集中的特点,以重庆江津观音岩大桥索梁锚固区域为研究对象,制作了三个足尺比例的试件,对锚拉板区域相关焊缝的残余应力进行试验研究。结果表明,锚拉板区域各条主要焊缝都不同程度地存在着焊接残余应力,局部地方接近屈服强度。研究分析了锚拉板区域各类焊缝的残余应力特征、分布规律、产生原因及影响因素,并提出相关的意见和建议,为同类桥梁索梁锚固区域的设计和制作提供科学的依据。     

混凝土拉压杆模型最小拉压杆夹角取值范围研究

混凝土深梁抗剪设计和应力非规则区设计一直是工程界的难题，目前普遍认为拉-压杆模型法是设计混凝土深梁和应力非规则区比较有效的方法之一，已经被多国规范所采纳。虽然各规范都认识到拉、压杆之间的夹角取值对设计和验算结果的影响，并对此做了相应的规定，但都没有明确地将腹板的配筋率，腹板钢筋的屈服强度和混凝土的极限抗压强度等因素联系起来，因此有必要对此做进一步深入的研究。通过控制腹板钢筋屈服先于混凝土压杆的破坏，防止结构发生脆性破坏为条件，推导了拉、压杆之间最小夹角与腹板的配筋率，腹板钢筋的屈服强度和混凝土的极限抗压强度等因素之间的关系表达式，得到了一些有意义的结论。     

锚固区应力分析及拉压杆模型

通过用ANSYS软件对一简单算例的有限元分析,阐述了锚下应力的分布情况,并根据应力结果得到了相应的拉压杆模型.     

安海湾大桥索塔锚固区局部应力分析

斜拉桥索塔锚固区受到预应力和斜拉索索力的作用,局部受力十分复杂,应力集中现象明显,容易产生裂缝。采用钢锚梁这种组合锚固结构可以减少混凝土所受的拉应力,从而使受力更为合理。为揭示索塔锚固区的受力特性,以安海湾大桥为背景,运用有限元的方法对其锚固区钢锚梁及混凝土塔柱进行了空间应力分析。分析结果表明在荷载作用下锚固区整体上处于较平均的应力状态,结构传力体系清晰明确,受力合理,为日后类似桥梁的设计提供了参考与建议。     

体外预应力砼桥梁锚固结构分析及配筋研究

锚固结构是体外预应力结构中最关键的结构之一,需对其进行细致详尽的分析计算,以保证体外预应力混凝土结构的安全和可靠。拉压杆模型方法(stmt—and—tie modle)近年来在国内外都受到了相当的关注。本论文运用有限元技术结合拉压杆模型方法对锚固结构的受力特性进行详细的分析和配筋计算。通过分别对锚固结构力流传递形式及应力分布情况的分析,总结了相应锚固结构的受力特点并给出相应的计算方法和拉压杆配筋计算模型,并提出了相关的设计建议。     

组合梁斜拉桥索梁锚固区桥面板斜向开裂机理与配筋设计方法

为揭示组合梁斜拉桥在悬拼施工时,索梁锚固区斜向裂缝的开裂机理,从实际受力状态出发,分析了该区域桥面板剪应力和正应力的分布特点,并结合应力莫尔圆理论给出了裂缝成因及其形态特征;基于相关规范及桁架模型,提出了斜向配筋和L形配筋设计的抗裂措施;通过台州湾跨海大桥实例分析,验证了锚固区桥面板的应力分布特点与配筋方法的有效性。研究结果表明:悬拼施工时,锚固区桥面板的面内剪应力主要由拉索索力的竖向分力和水平分力提供,纵、横桥向正应力主要由吊重荷载引起的斜拉桥整体弯矩、拉索索力增加引起的局部负弯矩和局部承压提供;纵桥向正应力的增加是引起索梁锚固区主拉应力变大的主要原因,当主拉应力大于混凝土抗拉强度时,桥面板存在较大的斜向开裂风险;考虑到局部承压的作用,裂缝一般首先出现在索梁锚固点附近的桥面板顶部;当逐渐远离锚固区时,局部负弯矩及局部承压影响减小,桥面板顶板正应力减小,主拉应力减小,裂缝的发展方向与纵桥向夹角逐渐减小,同时,桥面板底板正应力由压应力变成拉应力,主拉应力增大,裂缝产生贯通的可能性增大;基于混凝土板斜向开裂的桁架模型,对索梁锚固区配置L形抗裂钢筋,顶板最大主拉应力降低了1.26 MPa,其中,纵桥向正应力最大可减小0.91 MPa,面内剪应力可减小0.50 MPa,即配置抗裂钢筋能够达到一定的抗弯和抗剪的效果。      

隧道式复合锚碇的作用机理

采用原位模型试验和有限元(ANSYS软件)数值分析,研究了悬索桥带预应力岩锚的隧道式锚碇系统的承载机理,根据施工动态过程反演确定关键参数.锚碇-围岩、岩锚-注浆体-围岩相互作用力学行为采用无厚度接触单元模拟.结果表明,岩锚初始预应力控制着锚碇体和岩锚对主缆荷载的分担和参与时机,岩锚存在最小自由段长度,以均匀分布和传递围岩应力,形成岩石锚固墙新围压效应.     

冷铸锚头性能光纤监测

为监测冷铸锚头性能, 分析了其结构受力特点, 建立了锚头内钢丝与改性环氧填料微元体静载平衡模型, 分析了钢丝与环氧填料间黏接应力对钢丝应力分布特性的影响, 将锚头的失效表征为黏接应力的奇异变化, 提出了通过测量钢丝轴向多点应力分布实现对锚头性能状态无损监测的新方法; 针对LMLPES-7-211型锚头, 利用有限元方法分析了锚头内钢丝的轴向应力分布特性; 根据冷铸锚头内非均匀应变特性与恶劣环境要求, 提出了毛细管封装的应变均化拉丝塔光栅(DTG)测量方案, 开发了冷铸锚头植入式专用分布式应变传感器; 进行了缆索锚头性能状态监测模拟试验, 分别将2个分布式DTG应变传感器植入锚头1(性能正常)与锚头2(性能异常)内, 对锚头标准受力状态下钢丝分布式应变进行监测。分析结果表明: 锚头1、2内钢丝分布式应变呈现较大的差异性, 锚头1内应变衰减趋势较为平滑, 与有限元仿真结果比较误差小于5%, 锚头2应变衰减趋势平滑性不足, 且与有限元结果比较最大误差超过40%;性能衰退会导致近锚固始端区段的黏接应力大幅下降, 最大达到-2.55 MPa, 靠近分丝底板锚固区段的黏接应力大幅增加, 增加量达到3.25倍。通过设置黏接应力合理偏离阈值, 就可实现对锚头结构性能状态的在线监测与预警。      

钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

基于拉-压杆模型的花瓶墩墩顶拉力简易估算方法

以南京禄口国际机场站前高架圆端形花瓶墩为背景,采用有限元程序midas FEA对其建立实体有限元模型,对不同构造尺寸的花瓶墩进行受力分析。按照杆件中心与应力迹线重合的准则构建了墩顶拉-压杆模型,得到拉-压杆夹角θ的近似计算方法,进而得到花瓶墩墩顶拉力的简易计算方法。通过对墩帽半径R及墩帽高度H的参数分析,证明了文中所提供的方法能够满足工程精度要求。     

大跨独塔斜拉桥拉索梁端锚固区抗疲劳性能

为探讨扁平钢箱梁斜拉桥拉索梁端新式锚固结构的疲劳性能,根据锚拉板与主梁的不同连接方式,分析、比较了锚拉板与箱梁外腹板连接和锚拉板与箱梁顶板连接时不同的受力特点及传力路径.用ANSYS有限元软件对锚拉板与箱梁外腹板连接的锚固结构进行了数值模拟,以确定锚固结构的应力分布规律及应力集中的重点部位;在数值分析的基础上,采用足尺模型对拉索梁端锚固区进行了疲劳试验.结合有限元分析和疲劳试验结果,对桥梁设计寿命期内新式锚拉板式锚固结构连接焊缝的抗疲劳性能进行了研究.结果表明:拉索梁端锚固结构板件间连接焊缝的疲劳强度满足设计要求;锚拉板与箱梁外腹板焊接的连接方式降低了应力集中程度,提高了构造细节的疲劳等级,改善了结构的抗疲劳性能.     

勐古怒江特大桥主桥斜拉桥钢箱梁设计难点

勐古怒江特大桥主桥为云南省首座双塔三跨空间扇形双索面钢箱梁斜拉桥,主梁采用分离式扁平流线型钢箱梁。结合主桥施工特点,采用梁单元模拟计算主梁结构在各阶段的第一体系应力包络,板壳单元计算第二体系应力;主桥钢箱梁内外隔板受力复杂,分别建立标准段和梁端压重段局部模型,进行受力分析;斜拉索梁端锚固区钢锚拉板受力集中,对该区域建立实体模型,分析应力集中情况。计算结果表明钢箱梁结构整体受力状态良好,绝大部分区域应力数值均小于设计允许值;箱梁标准段和梁端压重区受力均满足规范要求;锚拉板局部应力集中现象明显(控制应力采用屈服应力),对应力集中位置须确保焊接后打磨匀顺并锤击以减少应力集中。     

软岩隧道拉锚结构数值分析与支护机理研究

为研究拉锚结构在软岩公路隧道的支护效果并推进其应用发展,针对两台阶法开挖的Ⅴ级围岩公路隧道,使用FLAC3D进行数值分析。根据拉锚结构构件连接方式,提出拉锚结构模拟方法并建立模型,对4种不同支护方法的隧道围岩位移、应力和支护结构受力特性进行了对比分析,总结拉锚支护的结构受力特性和支护机理。结果表明:拉锚支护在改善围岩应力状态、减少隧道位移和发挥支护结构效用3个方面均最优;拉锚支护能够明显改善拱腰处应力状态和变形情况;拉锚支护的锚杆所受轴力大于传统支护,其轴力大小分布从杆尾到杆端越来越大;拉锚支护的横向钢带在各点的应力均大于钢拱架,尤其在拱腰处。     

斜拉桥锚拉板受力特性及参数影响研究

锚拉板式索梁锚固结构中,锚拉板局部区域和焊缝位置处存在明显的应力集中现象,易发生塑性破坏,导致锚固区承载能力下降。为改善锚拉板的受力性能,通过精细化有限元仿真及参数影响分析,明确了锚拉板结构的受力机理,提出了其合理构造形式和改进措施。研究结果表明,参数优化得到的局部构造明显改善了锚拉板的受力性能,有效降低了应力集中现象的发生概率。     

铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区局部应力分析

为了分析铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区在索力作用下的应力分布,以新建的某铁路矮塔斜拉桥为工程背景,采用实体单元和梁单元建立了索梁锚固区的整体有限元模型,对索梁锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,提出的实体单元和梁单元组合使用的整体有限元模型可将矮塔斜拉桥索梁锚固区的边界问题处理的更加合理准确,丰富了索梁锚固区空间应力的分析方法.结果表明:1)索梁锚固区的锚块在靠近纵梁处有应力集中现象,设计中应注意增加分布钢筋和表面抗裂钢筋网片,以提高结构抗裂性;2)成桥阶段的索梁锚固区整体处于较合理的受压状态,说明该结构截面尺寸设计合理;3)研究方法可为铁路用矮塔斜拉桥的索梁锚固区的局部应力分析提供参考.     

锚拉板区域焊缝消除应力后性能试验分析

基于重庆江津观音岩长江大桥的斜拉索和主梁的锚固采用拉板式的锚固方式,大部分板件为厚钢板,锚拉板各板件之间各焊缝进行了焊接应力消除工艺,对消除应力后的焊缝进行了各项试验检测。应用数理统计分析理论及SPSS分析软件,判断焊缝的试验检测结果是否符合正态分布规律;采用概率的置信区判断焊缝是否达到相关的力学性能要求,确保斜拉桥主梁与锚拉板焊缝连接的安全和传力的可靠。     

ATB基层的合理模量和厚度范围研究

采用Bisar3.0程序对设置ATB柔性基层的沥青路面结构进行力学响应分析,分析各结构层层底最大拉应力随ATB层厚度和模量的变化趋势。结果表明,上面层、下面层和基层的层底最大拉应力随ATB模量和厚度的增大而增大;中面层的层底最大拉应力随ATB层厚度的增大、模量的降低而增大;底基层的层底最大拉应力随ATB模量和厚度的增大而减小;根据各结构层层底最大拉应力的分析结果和2100万交通轴载作用寿命下的要求,综合推荐ATB层的合理厚度范围为6～14cm、合理模量范围为1000～1400MPa。     

移动荷载下爬坡路段沥青路面力学响应特性(英文)

以解放CA141为代表车型,分析了车辆在驶入爬坡路段后的4种可能行为,根据其动力性能参数计算出上坡时加减速换挡的加速度,据此建立了移动荷载下三维沥青路面瞬态动力学分析有限元模型,对不同行驶工况下路面内的压应力、剪应力及竖向位移特性进行分析。计算结果表明:在移动荷载作用下,路面结构的应力响应不仅具有波动特性,同时在一定区域内呈现交变特性,出现了拉压应力逆转变化,压应力分布主要集中在路表0～6cm范围内;由于速度的降低及水平力的增大,路表处最大剪应力由轮隙向轮心处迁移,沿道路深度方向,最大剪应力峰值由中面层位置向路表迁移;车辆的变速及低速行驶是引起爬坡路段车辙变形的主要原因。