预应力混凝土T梁变宽拼宽静力特性分析

基于一座4×30 m预应力连续T梁变宽拓宽桥,分别建立新旧桥间布置与旧桥相同数目横隔板、新旧桥间仅跨内设置横隔板而墩顶不设置横隔板和新旧桥间不设置横隔板3种不同横向连接的ANSYS有限元模型,计算和比较了其在汽车荷载、新旧桥差异沉降荷载、温度荷载以及收缩徐变作用下的静力性能。分析表明:新旧桥间设置横隔板,可以显著改善荷载横向分布,降低主梁纵向应力和接缝横向应力。因此推荐新、旧桥间全部设置横隔板的连接方案,供设计参考。     

横隔板间距对钢桥面板疲劳应力幅的影响

根据国内外钢箱梁的设计经验,选取3种不同的横隔板设置形式,通过有限元方法建立钢箱梁的空间有限元模型,计算横隔板与U肋相交的桥面板、U形加劲肋的对接处、横隔板过焊孔处等4种构造细节在车轮荷栽作用下的应力幅,得出横隔板设置形式对桥面板疲劳应力幅的影响.     

无切口钢-UHPC组合桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能

为解决正交异性钢桥面纵肋-横隔板接头疲劳开裂问题,根据正交异性钢桥面构造特点,提出了一种疲劳性能良好的新型无切口正交异性钢-UHPC组合桥面,能简化制造工艺,提高经济性能。基于ANSYS数值分析平台建立双尺度有限元模型,采用欧洲规范疲劳荷载模型III开展纵桥向移动加载,获得了纵肋-横隔板接头在3种典型横向位置下的轮载热点应力响应曲线。结合轮载作用下的应力云图和变形图,揭示了构造细节力学机理,评估了疲劳性能,并探讨了构造参数的影响。应力响应曲线表明:纵肋-横隔板接头在轮载作用下的应力响应以受压为主,局部效应显著,纵桥向应力影响线短,因而可根据轮载应力响应曲线识别轴组中的单轴。应力云图和变形图表明:构造细节在轮载作用下出现了显著应力集中,因新型桥面横隔板截面削弱较小,横隔板侧应力梯度小于纵肋侧。纵肋-横隔板接头应力最大点均不在纵肋正底部位置,而是与纵肋中心线成一定角度。由于纵肋-横隔板接头与面板距离较大,UHPC层和面板厚度对其疲劳性能改善并不明显。增加横隔板厚度能减小横隔板侧应力幅,但会增加纵肋侧应力幅,横隔板厚度可取10 mm。增大纵肋腹部厚度可有效减小纵肋侧应力幅,16 mm的纵肋腹部厚度可使得纵肋-横隔板接头实现无限疲劳寿命。     

基于疲劳寿命的钢筋混凝土桥梁限载取值分析方法

为了确定钢筋混凝土桥梁限载的合理取值,针对钢筋混凝土桥梁的疲劳性能,考虑随机车流参数、超限车违规率等因素的影响,进行了基于疲劳寿命的桥梁限载取值分析方法研究,提出了一种基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤理论的桥梁限载取值分析方法。首先基于交通荷载资料和蒙特卡罗法进行随机车流模拟,根据桥梁限载试算值和超限车违规率剔除超限车得到修正的模拟随机车流;然后通过雨流计数法得到应力幅谱,根据S-N曲线和疲劳损伤准则计算桥梁疲劳寿命;最后取能使桥梁疲劳寿命达到期望值的限载试算值作为桥梁限载值。以某地区的交通荷载资料及跨径为20m的简支T梁桥为例,确定了在不同日均交通量和超限车违规率下能使桥梁疲劳寿命达到期望使用年限的桥梁限载值。研究结果表明:日均交通量和超限车违规率均显著影响桥梁的疲劳寿命及桥梁限载取值,日均交通量越大,桥梁的疲劳寿命越短;当日均交通量小于6 000veh时,在不同的桥梁限载值下桥梁的疲劳寿命均大于期望使用年限,当日均交通量大于8 000veh时,桥梁的疲劳寿命仅在特定桥梁限载值下才能达到期望使用年限;超限车违规率越大,通过调整桥梁限载值来提高桥梁疲劳寿命的效果越不明显,当超限车违规率较小时,桥梁的疲劳寿命随限载试算值的减小而大幅增长,当超限车违规率较大时,桥梁的疲劳寿命随桥梁限载试算值的减小,增幅并不明显。     

新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布分析

为分析新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布特性，以兰州市中川机场的一座新型波形钢腹板曲线箱梁桥为背景，采用有限元法对其荷载横向分布展开研究。首先，通过软件ANSYS18.2建立该曲线梁桥有限元模型，模型的正确性已得到试验数值的验证；然后，分析了3种参数对该曲线梁桥荷载横向分布的影响规律。结果表明，新型波形钢腹板曲线箱梁桥的有限元模型接近实际的桥梁结构；采用类型Ⅳ的横联，该桥荷载横向分布系数最小，采用类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的横联，其荷载横向分布系数相近，多方面考虑建议采用类型Ⅳ横向联系；对于不同类型的横联，横联间距为6.4 m和8.0 m下的荷载横向分布系数相近，考虑到曲线梁桥受力复杂，建议将横联间距控制在4.8 m以内；该桥荷载横向分布系数随桥梁跨径的增大而减小，且减幅较大。研究结果可为该类桥梁荷载横向分布的研究提供理论依据。     

高速铁路桥RPC箱梁优化设计研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)箱梁替代普通混凝(NC)箱梁的技术可行性,以32m跨标准NC箱梁为初始模型,采用ANSYS软件中零阶法与随机搜索法对RPC箱梁进行优化设计研究。在RPC箱梁基本截面尺寸优化的基础上,沿箱梁纵向设置厚0.15m的横隔板,建立无横隔板、横隔板间距8m与横隔板间距4m的RPC箱梁模型,对比分析各模型受力性能,并对优化的多横隔板RPC箱梁与NC箱梁的静、动力特性及经济性等进行对比。结果表明:横隔板间距为4m的RPC箱梁受力性能最优;与NC箱梁相比,RPC箱梁竖向刚度增大2.57%,竖向自振频率增大18.48%;RPC箱梁自重比NC箱梁减少32.14%,预应力筋用量减小19.78%;在动荷载作用下,与NC无砟轨道梁桥体系相比,RPC梁桥体系各构件竖向位移均减小,竖向加速度局部增大,但整体呈下降趋势;RPC箱梁具有更好的经济性。     

基于Corten-Dolan累积损伤准则的等效等幅疲劳应力幅值计算方法

利用Miner线性累积损伤准则和Corten-Dolan累积损伤准则,按照多级变幅荷载或随机荷载损伤度相等的原则,推导出了等效的等幅疲劳应力幅值计算公式,介绍了该公式应用于疲劳细节评估或疲劳寿命估算的方法。利用钢筋混凝土梁疲劳试验得到的S-N曲线和S-N方程,针对同批3根钢筋混凝土梁的随机疲劳试验结果,对该公式及方法进行了检验。结果表明,该公式计算结果具有较高的精度,与试验结果较接近且偏安全。该公式操作较方便,适合工程应用。     

正交异性钢桥面板典型细节的疲劳损伤分析

为研究正交异性钢桥面板典型疲劳细节在单轮荷载作用下的应力及疲劳损伤度,以福州长门特大桥为背景,采用ABAQUS有限元软件建立钢桥面板节段模型和3处易开裂部位(横隔板-U肋焊缝、横隔板处和横隔板间的顶板-U肋焊缝)的子分析模型,分析车轮荷载作用位置变化时疲劳细节的应力时程;并采用雨流计数法分析各细节处的应力幅,对疲劳细节进行疲劳损伤度分析。结果表明:单轮荷载顺桥向位于相邻横隔板间时,对横隔板处的顶板-U肋焊缝应力产生较大影响;荷载横向分布接近±750mm时,疲劳细节的应力时程曲线较为平缓,荷载对其应力的影响较小;疲劳损伤最大的是横隔板处的顶板-U肋焊缝焊根部位,该部位易产生疲劳破坏。建议在该部位增设钢角撑或钢板等,以降低该位置的应力幅和疲劳损伤度,提高结构的耐久性。     

波形钢腹板箱梁桥荷载横向分布系数计算方法分析

波形钢腹板简支箱梁桥具有自重轻、跨径大、腹板无开裂、预应力较高等优点,将此类桥梁运用于预制装配化施工,具有较大的社会效益和经济价值。为方便其推广应用,对结构计算过程中的荷载横向分布系数计算进行分析,确定其最合理的计算方法为铰接板法。此外,分析横隔梁的材质及数量对荷载横向分布的影响,确定横隔板的最优布置方式。该结果为波形钢腹板简支箱梁桥横隔板形式的选择及结构计算提供了理论依据,对推广波形钢腹板箱梁桥的应用以及预制拼装化施工具有较好的实用价值。     

大跨连续波形钢腹板组合箱梁桥的横隔板设置研究

近几年,波形钢腹板箱梁桥作为国内一种新型组合结构桥梁形式,工程实践逐渐向大跨度方向发展。随着跨径不断增大,横隔板等构造措施对主梁振动特性的影响变得不可忽视。采用大型通用有限元软件ANSYS建立了一座大跨度波形钢腹板箱梁桥的三维有限元模型,研究了横隔板布置位置对主梁竖弯、横弯和扭转振动模式基频的影响。研究结果表明,合理的横隔板布置方案可以有效改善大跨度连续波形钢腹板组合箱梁桥的动力特性,最优的横隔板布置位置是梁端和中支座偏中跨跨中12 m处。     

大跨度连续刚构桥墩顶块应力仿真及抗裂性能分析

综合运用MIDAS和ANSYS计算软件,对广东省内某大跨径连续刚构桥主桥墩顶块（0号块）在施工阶段和营运阶段的受力情况进行了空间仿真及其抗裂性能分析。研究结果表明,在施工阶段最大悬臂端荷载作用下,横隔板的人洞顶部、横隔板与底板的交界处、横隔板与腹板的连接处等局部区域均产生较大的拉应力。若采用C60混凝土,则不能满足04...     

基于美国规范的桥梁疲劳设计优化及应用

为了更准确地考虑路面不平整度变化引起的车辆荷载动力效应对桥梁构件疲劳累积损伤的影响,首先研究了钢桥路面不平整度在假定的车辆和环境荷载条件下的劣化过程,得到路面不平整度从一个等级退化到另一个等级过程中通过的车辆数量;然后,分别建立桥梁和车辆的三维模型,根据车辆和桥梁接触点位移和作用力的关系构建车-桥耦合振动方程,并利用模态叠加技术和4阶龙格库塔方法在时域内对其进行求解。通过数值计算研究了根据美国AASHTO桥梁规范设计的5座不同跨径Ⅰ-型简支钢梁桥的主梁在不同路面不平整度下每辆车通过时承受的应力幅冲击系数和等效应力幅度个数。最后,通过考虑路面劣化过程中过往车辆对桥梁构件疲劳累积损伤的影响,对AASHTO规范中疲劳动力冲击系数和应力幅个数这2个直接影响桥梁疲劳寿命的参数进行了优化设计,并探讨了如何借鉴此优化方法来完善中国钢结构桥梁构件的疲劳设计和评估。结果表明:美国AASHTO规范里规定的疲劳冲击系数0.15适用于跨径大于23m的桥梁,而对短跨桥梁而言,需要采用更大的疲劳冲击系数;当桥梁跨径大于23m时,每辆车通过桥梁时主梁承受的应力幅个数设计值可取1,小于23m时可根据所提出的应力幅个数设计公式计算确定。该优化方法可用来完善中国钢结构桥梁构件的疲劳设计和评估。     

混凝土T梁桥结构体系损伤评价试验研究

以16m跨径的T梁桥标准图为基础,按1：4的缩尺比例,采用焊接钢板的连接方法设计了一座5片T梁桥模型。通过不同的钢板连接方式,将横隔梁横向连接损伤对T桥梁桥承栽能力的影响进行了试验和有限元分析,研究了不同损伤工况对T梁桥荷载横向分配的影响。结果表明,在保持横隔梁连接的情况下,翼缘连接的强弱对荷载横向分配的影响很小;横向连接损伤只对相邻梁的荷载横向分配产生较大的影响,对其余梁的影响很弱;当单个横向连接除端横隔梁外全部损伤时,由于其他横隔梁的有利作用,其荷载分配并没有退化到翼缘连接决定的状态。只有当某片梁两侧的横隔梁同时损伤时,这片梁的荷载横向分布才退化到由翼缘连接决定的状态。     

曲线段上预应力混凝土T梁桥横隔梁受力分析

在对曲线段上预应力混凝土T梁桥设计方法进行介绍的基础上,建立了梁格模型,在对称和偏心车道及车辆荷载作用下对中横隔梁设置方式差异造成的影响进行计算比较分析,结果表明中横隔梁设置方式差异对桥梁结构受力状态影响很小,可忽略不计。另外,随着新规范的运用,采用车道荷载及车辆荷载加载对横隔梁进行受力分析,结果表明车道荷载加载结果与偏心压力法计算的横隔梁竖向弯矩结果相近,远大于车辆荷载加载所产生的竖向弯矩结果,对以后设计有一定的借鉴作用。     

车辆荷载作用下钢箱梁焊缝应力响应特性研究

依托某大跨径悬索桥钢箱梁工程实例,基于ANSYS软件建立全桥梁单元模型与局部钢箱梁板单元模型,并将不同尺度的模型进行耦合,实现钢箱梁边界条件的准确模拟;然后,依据公路桥梁通行车辆荷载特点,设置车轮荷载在4种不同的横向位置加载的工况,计算不同工况下U肋对接焊缝、U肋与横隔板焊接焊缝的应力响应特点与差异;最后,分析各类焊缝在车辆荷载作用下的应力响应影响面,确定车轮荷载对焊缝的影响范围与程度,为钢箱梁疲劳计算的焊缝模拟与疲劳应力响应计算提供一定的参考。     

铁路钢板梁桥疲劳及剩余寿命分析

在列车荷载作用下,铁路钢板梁桥的腹板间隙处因面外变形容易产生疲劳裂纹,影响桥梁使用安全与剩余疲劳寿命。对某铁路钢板梁桥采用ANSYS进行全桥仿真模拟,通过计算模型计算出关键部位在列车荷载下的应力历程,并与实测结果进行对比分析;并利用S~N曲线、线性累积损伤理论对各个测点的疲劳寿命进行评估。计算和分析结果表明,腹板间隙处在较低应力幅状态下仍会出现疲劳裂纹。因此,建议缩短桥梁的检测年限,并且认为设置止裂孔的维修方法不能有效地阻止面外变形疲劳裂纹的继续扩展;大部分测点的疲劳寿命趋于无限寿命,有个别测点的剩余疲劳寿命只有50年。     

基于在线动力响应的板梁桥铰接缝损伤评估方法

为了解决板梁桥铰接缝健康状态难以诊断的难题,以桥梁在车辆荷载作用下的动力响应频谱定义频谱形状差异性指数,并结合频率构造目标函数,提出了一种基于桥梁在线动力响应的铰接缝损伤定量评估方法。该方法以铰接缝横梁刚度整体下降程度作为损伤指数,通过基于L-M准则的有限元模型修正方法实现对装配式板梁桥铰接缝损伤的定位和定量分析。采用车-桥耦合振动分析方法计算桥梁的在线动力响应,并避开板梁桥1阶竖弯模态,选择包含桥梁横弯和扭转模态在内的频率段分析响应频谱形状差异性指数。数值分析了铰接缝损伤位置、损伤程度、主梁车辆横向随机位置、车辆速度和路面不平度等因素对铰接缝损伤识别结果的影响,并进一步分析了主梁和铰接缝同时存在损伤时的识别结果。研究结果表明:所提损伤评估方法抗噪能力强,损伤识别结果受车辆速度、车辆横桥向随机位置和路面不平度等因素的影响较小,识别结果较为准确;该方法对单个或多个位置铰接缝不同程度的损伤均可正确识别,误差较小,还可同时识别主梁和铰接缝损伤。对一座装配式板梁桥进行了现场试验分析,基于所提方法的板梁桥评估结果和桥梁现场情况相符,从而从应用角度证明了所提铰接缝损伤评估方法的准确性和可靠性。     

曲线钢箱梁横隔板变形对焊缝细节疲劳应力的影响研究北大核心

为了研究横隔板变形对曲线钢箱梁桥焊缝细节疲劳应力的影响,以某三跨连续钢箱梁高架桥为背景,建立正常横隔板和变形横隔板的钢箱梁模型,针对横隔板分别与U肋、腹板加劲肋、底板开口肋连接焊缝3处细节,研究横隔板变形对各细节应力影响面和最不利工况下应力状态的影响,对比面内、外应力对各细节疲劳损伤的贡献。结果表明:横隔板变形对横隔板-腹板加劲肋细节和横隔板-底板开口肋细节应力影响范围和最不利位置影响显著,并且会导致各疲劳细节的拉应力和压应力有较大增幅,相对于正常横隔板而言更容易产生疲劳损伤;横隔板变形会导致各细节面外应力占比增大,促使面外应力成为各连接焊缝疲劳损伤的主要因素。     

T梁跨中横隔板对梁底应变分布的影响

为了掌握T梁跨中横隔板对梁底应变分布的影响,提高T梁静载试验检测结果的准确性,采用ANSYS有限元软件建立了有横隔板和无横隔板的T梁模型,分析横隔板对梁底应变分布的影响,得到横隔板对梁底应变的影响范围为横隔板宽度的2倍,影响量为6.5%。此外,选取了9片40mT梁进行静载试验,将理论分析结果和试验测试结果进行对比分析,试验得到的横隔板影响范围与理论分析结果存在较大偏差,试验得到的横隔板影响量也大于理论分析结果。对T梁应变测点的布置提出了建议。     

横隔板设置对薄壁钢箱梁畸变效应影响

基于大型空间有限元程序Ansys10.0,利用箱梁分析常用荷载分解法,求解得到薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下不同数量横隔板的设置对薄壁钢箱梁畸变效应的影响,重点考察了畸变效应下薄壁钢箱梁的横向畸变位移、畸变挠度、纵向翘曲位移以及翘曲正应力的分布情况并进行了对比分析,得到了横隔板设置的密度对薄壁钢箱梁畸变效应影响曲线图。