考虑荷载横向分布的箱梁有限元精确建模研究

为精确考虑荷载横向分布,以实体模型计算结果为基准,分别建立箱梁桥单梁模型及梁格模型,对其受力进行对比分析,结果表明单梁模型精度较差且难以准确反映其荷载横向分布,而梁格模型较精确但仍存在一定误差;采用调整虚梁截面特性以改变虚拟横梁刚度的方式对梁格法模型进行修正,其计算结果更精确。     

预制装配式小箱梁桥横向分布计算方法的研究分析

该文主要研究了预制装配式小箱梁桥的荷载横向分布问题。该文首先对小箱梁桥的结构特点进行归纳,并介绍了国内外"荷载横向分布"方法的研究现状;然后用传统方法计算小箱梁桥的跨中荷载横向分布系数并求出各主梁内力值;再利用空间有限元法根据实际情况建立实体有限元模型,对小箱梁桥进行结构空间仿真分析,进而计算各主梁的内力;最后对两种算法进行对比,通过对比分析得出传统算法相对于空间有限元算法的误差,并对产生误差的原因进行分析。该文通过对小箱梁桥算例进行有限元分析,将其计算结果与刚性横梁法、铰接梁法和刚接梁法的理论计算结果相比较,论证了小箱梁桥用以上荷载横向分布计算方法计算其荷载横向分布的适用性及其精确性等问题。     

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。     

梁格法在预制混凝土箱梁桥空间分析中的应用

简要阐述了预制混凝土箱梁桥计算模型的主要方法:考虑横向分布系数的单梁模型、等效梁格模型、实体模型。通过工程实例单梁模型和梁格模型的内力、应力对比分析,验证了梁格法在预制混凝土箱梁桥分析中的有效性和精确性,为相关工程提供借鉴经验。     

MIDAS/Civil分体式小箱梁湿接缝模拟方法

以由3片分体式组合箱梁组成的30 m三跨连续梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,建立了3种湿接缝模拟方法的梁单元模型,分别为湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法。对比分析3种计算模型在3种荷载工况下各片箱梁的边跨跨中与中跨跨中位移解。计算结果表明:实体模型计算结果准确但建模复杂,与之相比,湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法模型建模较简单,最大误差为6.4%;湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法是分体式组合小箱梁桥的较合适建模方法,可用于分体式组合小箱梁桥结构分析。     

基于梁格法的预制箱梁横向刚度模拟研究

为准确模拟预制箱梁空间梁格模型的横向刚度,以准兴重载高速公路魏家村中桥右幅桥为背景,研究预制箱梁空间梁格模型中虚梁形式对横向刚度的影响。该桥为4×20m预制混凝土连续箱梁桥,按交工静载试验满载加载,测试主梁的应变和挠度;采用MIDAS Civil软件建立3种虚梁形式的主梁空间梁格模型,计算设计荷载和试验荷载下主梁弯矩、最大正弯矩工况下主梁的应变和挠度以及相应校验系数,并与试验结果进行对比。结果表明:空间梁格模型的横向刚度随虚梁刚域长度的增加、虚梁有效长度的减小而增大,且将虚梁自纵梁中心开始到纵梁腹板内侧边缘为止设置为梁端刚域时,空间梁格模型模拟的横向刚度与实际桥梁的横向刚度最为接近。     

基于折面梁格的城市高架异形宽箱梁计算分析

现有的桥梁杆系计算模型在计算异形宽箱梁时均有一定程度的缺陷。JTG 3362-2018 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中引入了一种精细化分析模型——折面梁格模型。文中以某城市高架的异形宽箱梁为例,建立折面梁格模型,分析其支反力分配、荷载横向分布效应、剪力滞效应,并与单梁、Hambly梁格及实体模型的计算结果进行对比分析。结果表明,折面梁格模型在反力分配和荷载横向分布方面和实体模型吻合度很高且计算量较小。     

城市宽箱梁桥的数值计算方法比较研究

分别运用有限元软件ANSYS及MIDAS／Civil对某座城市三跨预应力混凝土连续宽箱梁桥分别建立了有限元实体模型与梁格模型,对比研究了两种模型在同一荷载工况下受力特性的异同。分析结果表明：对于宽箱梁桥,空间实体模型比梁格模型具有更高的准确性。     

梁格法模拟简支铰接空心板桥的研究

梁格法是桥梁空间分析的一种方法,梁格法的特点是用等效梁格来代替桥梁上部结构,分析梁格的受力状态就可得到实桥的受力状态。根据梁格法原理,通过使虚拟横梁在同一铰缝处释放梁端约束,使其只传递竖向剪力。最后通过计算荷载横向分布系数验证模型的正确性。     

3×30m连续小箱梁虚拟刚度分析研究

为研究虚拟刚度变化对连续小箱梁结构计算的影响,以陕西某三跨连续小箱梁桥为依托工程,基于梁格法的基本理论和通用有限元软件,推导结构理论刚度计算值,并考虑虚拟横梁弯曲刚度、剪切刚度和横梁间距变化时,结构内力的差异性。结果表明:虚拟横梁弯曲刚度在一定范围内对弯矩计算值影响较大,而剪切刚度和横梁间距变化时,结构内力的差异性不太明显。     

连续T形梁桥梁格法分析及梁格模型修正研究

采用梁格理论对某连续T形梁桥进行结构分析计算,用Midas/Civil和Midas/FEA分别建立增设虚拟横梁的梁格模型和实体模型,通过对梁格模型、实体模型、刚接梁法、比拟正交异性板法(G-M法)计算得到的结果与荷载试验现场实测数据相互对比分析,提出连续T形梁桥梁格模型的虚拟横梁截面参数取值建议。结果表明:梁格法简单易行,且计算精度能够满足一般工程要求。在此基础上重点分析桥面铺装、普通钢筋和预应力筋以及防撞护栏对连续T形梁桥结构整体的影响,给出了梁格模型的修正方法和建议,使梁格模型更加精细化,能够更加真实可靠地反映桥梁整体状况。     

考虑护栏刚度影响的荷载横向分布分析

本文针对预应力混凝土连续箱梁,建立空间梁单元和三维实体有限元仿真模型并结合桥梁荷载横向分布理论,分析了墙式防撞护栏刚度对结构横向分布系数的影响,提出了考虑护栏刚度的荷载横向分布计算方法。计算结果与实测结果对比分析表明:考虑护栏刚度的荷载横向分布系数计算结果与实测值吻合较好,此荷载横向分布计算方法可应用于桥梁设计计算和结构承载力评定。     

某先简支后连续宽幅小箱梁静动力性能与荷载横向分布研究

本文以某宽跨比为1:1先简支后连续预应力小箱梁桥为背景,通过静动载试验,了解桥跨结构的现有工作状态,并在静载试验基础上,研究宽幅连续小箱梁横向分布系数的有效计算方法。在等效车辆荷载作用下,测试截面主要测点挠度校验系数和应变校验系数均在规范要求范围内,表明控制截面刚度和强度均满足设计要求;卸载后,最大相对残余变形和最大相对残余应变均小于20%,表明控制截面有较好的弹性工作性能;脉动试验结果显示实测前3阶频率均大于理论计算值,表明该桥具有足够的抗弯、抗扭刚度;无障碍行车试验表明随着车速的增大冲击系数呈减小趋势。基于静载试验的横向分布系数实测值与不同等效理论计算值对比研究表明,宽幅连续小箱梁可在抗弯刚度等效之后采用铰接板梁法进行简化计算。     

装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布研究

为科学合理地评价装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布规律,选取相同桥面宽度、不同跨径、不同主梁数及不同主梁高度的6种钢-混组合梁桥为研究对象,分别采用杠杆原理法、刚性横梁法、修正的刚性横梁法、铰接梁法、刚接梁法、G-M法以及有限元法对其荷载横向分布系数进行了计算分析,并进一步通过数值回归方法拟合出适用于此类型桥梁荷载横向分布系数的计算公式。结果表明:杠杆原理法、刚性横梁法与有限元法的计算误差约为30%,误差较大,不适用于装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布系数计算;铰接梁法和刚接梁法不适用于换算截面抗扭刚度比抗弯刚度小太多的组合梁桥的荷载横向分布系数计算;采用杠杆原理法和刚性横梁法计算时,由于不涉及主梁截面特性的影响,所以,计算得到的横向分布系数仅与主梁数和主梁间距有关,而与桥梁跨径、主梁高度无关;当宽跨比、桥面宽度和主梁间距的比值不同时,刚接梁法、G-M法和修正的刚性横梁法应按不同适用条件去考虑其横向分布系数计算;主梁数量的变化对荷载横向分布系数计算值的影响大于跨径对其的影响(相差67%);拟合的横向分布计算公式与有限元计算值吻合良好,计算误差均在15%以内。     

钢-混工字组合梁横向分布系数计算方法研究

针对钢-混工字组合梁的横向分布系数计算方法问题,以4×30m钢-混工字组合连续梁桥为算例,分别采用杠杆法、铰(刚)接板法、(修正)刚性横梁法进行计算,通过5种理论计算结果与ANSYS实体模型计算结果的比较分析,得出不同理论计算方法的误差,指出了适用于该类桥型的简化算法,且讨论了计算结果对不同横梁形式参数变化的敏感性。结果表明:(修正)刚性横梁法计算荷载横向分布系数η结果和实际结果一致性较高,可以作为优先选用的简化算法,实腹式横梁、桁架式横联两种横联方式对荷载横向分布系数η影响较小,基本可以忽略。     

斜腿刚构荷载横向分布的简化计算探讨

为简化桥梁计算,通常通过荷载横向分布系数将复杂的空间受力问题,简化为工程师习惯、受力明确的平面结构。该文通过改变空间模型中虚拟横梁的间距及抗弯刚度,系统地分析了主梁边、中孔最大正弯矩断面及斜腿顶部主梁最大负弯矩断面的横向分布规律,并通过荷载试验结果对分析的结论进行验证。结果表明:在采用空间梁格法计算斜腿刚构跨中断面横向分布时,虚拟横梁间距取虚拟纵梁间距的1/2及虚拟横梁抗弯刚度调整为主梁的3倍时,计算的模拟斜腿刚构跨中横向分布与实测值误差在5%以内,具有足够的精度,可供工程设计参考使用。     

梁格法在装配式小箱梁桥荷载试验中的应用

梁格法是一种能较好地模拟原结构的空间结构分析方法,能得到主要控制断面的弯矩、挠度、应变数据,以满足梁桥荷载试验理论计算要求。以装配式小箱梁桥猫儿洞大桥为研究对象,利用Midas/civil分别建立梁格模型和单梁模型,通过对比分析试验结果判定梁格法在装配式小箱梁桥荷载试验中的可行性、实用性和准确性。     

韩江北桥主桥力学性能分析

应用大型有限元程序MIDAS/Civil,建立了韩江北桥主桥整体的空间有限元计算模型,根据钢管混凝土统一理论计算了各桥跨拱肋单元的截面特性,采用刚度、质量等效原则对复杂桥面板进行了简化模拟。依据桥梁设计规范要求对该桥梁成桥阶段的静力性能进行了详细计算。计算结果表明,当桥梁某跨上布置有汽车荷载时,其余各桥跨是否布置有汽车荷载,对该桥跨竖拱拱肋及桥面系横梁内力、变形结果影响较小。因此,在桥梁设计计算中,可大大减少作用效应组合的数量,在进行桥梁整体性能计算做作用效应最不利组合时,为简化设计计算,可仅考虑汽车荷载沿全桥各桥跨布置这一种典型情况参与组合即可计算得到足够精确的计算结果。本文计算结果已为韩江北桥主桥设计提供依据,并对同类桥梁结构设计也具有重要的参考价值。     

波形钢腹板连续组合箱梁桥的荷载横向分布

采用修正偏心压力法研究波形钢腹板连续组合箱梁桥的荷载横向分布规律。结合工程实例,利用修正偏心压力法计算某单箱三室波形钢腹板连续组合箱梁桥的荷载横向分布系数,利用空间有限元分析程序进行了数值模拟,并对其偏心荷载工况下的挠度进行了实测。将修正偏心压力法、有限元模拟方法得到的挠度值与实测挠度值进行对比。结果表明,修正偏心压力法将空间问题转化为平面问题,且充分考虑了波形钢腹板组合箱梁的抗扭作用。得到的荷载横向分布系数与有限元计算结果吻合较好。采用该方法计算波形钢腹板连续组合箱梁桥荷载横向分布是可行且偏于安全的。     

基于梁格法对曲线箱梁桥的有限元分析

为了研究曲线箱梁桥的受力及变形情况,利用有限元软件ANSYS和Midas/Civil分别建立某曲线箱梁桥的梁格模型,同时利用Midas/Civil软件建立该曲线箱梁桥的单梁模型。对比分析3种建模方法下该桥的受力和变形情况,找到曲线箱梁桥的受力及变形特点;同时,通过对比验证了利用Midas/Civil软件建立梁格模型更接近于ANSYS模型,证明了利用Midas/Civil软件建立梁格模型以对曲线箱梁桥的内力及变形问题进行研究是可行的。