体外预应力桥梁的非线性有限元分析与研究

较多文献将体外预应力索的效应简化为等效荷载,不能完全反映原有结构的受力性能。该文将体外索视为结构的一部分,根据滑动索段的无应力索长总和不变,考虑体外索在转向块处的滑动,考虑体外索的二次效应、材料的非线性,提出了体外预应力混凝土梁的非线性分析计算方法,建立了体外预应力梁非线性分析计算模型,解决了现有计算方法未能考虑二次效应和索力偏差可能较大的问题。算例表明文中方法计算结果和试验结果吻合良好。     

ANSYS在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用

介绍了Ansys在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用,同时考虑了混凝土和钢筋的材料非线性以及结构几何非线性,建立了两根体外预应力简支梁的三维分析模型,分析并模拟了在三分点荷载作用下加载直至破坏的全过程,并与试验进行了比较,结果表明Ansys能较好地模拟受力全过程,分析了转向块对体外预应力混凝土简支梁受力性能的影响.     

预应力混凝土连续箱梁开裂后的刚度退化模型

为了研究预应力混凝土连续箱梁开裂后的刚度退化规律,基于CB壳单元,采用层状模型模拟预应力混凝土结构;考虑加载和卸载效应及材料和几何双重非线性效应,有效地模拟了三跨连续斜交箱梁的开裂、屈服和失效全过程。基于非线性有限元分析,提出了一种预应力混凝土箱梁开裂后的刚度退化模型,由该模型计算了预应力混凝土箱梁开裂后的刚度折减量。结果表明:CB壳单元模型对于预应力混凝土箱梁的非线性分析有良好的适应性,对箱梁开裂后的使用性能评估有实际应用价值。     

节段施工结构非线性时效分析

提出了一个钢筋混凝土、预应力混凝土、钢-混凝土组合平面框架结构非线性和时效通用时步分析的模型.本模型能模拟节段施工过程,如纵截面和横截面几何形状变化或材料特性变化;单元、预应力筋、索的安装和拆除;内、外边界条件的变化等.在荷载作用和强迫位移工况下的结构分析考虑了材料的非线性时效特性、结构延迟变形的影响、二阶效应等.此模型能跟踪结构在施工和使用年限内的响应.考虑结构几何和材料非线性有助于分析结构在线弹性状态、开裂状态、极限荷载阶段的响应,还可在施工过程对结构短期和长期的承载力响应方面提供有价值的结论.此模型还能分析延迟开裂、非线性徐变、徐变屈曲等复杂现象.     

体外预应力混凝土桥梁弯曲性能非线性分析

本文建立了体外预应力混凝土桥梁非线形有限元分析模型。模型除了考虑了一般混凝土结构具有的材料非线性和几何非线性外,还考虑体外预应力混凝土结构特有的二次效应以及预应力筋在转向块处的滑移,并对体外预应力筋在多个转向块处发生滑移的情况给出了分析方法。根据此有限元分析模型,使用面向对象的方法编制了有限元分析程序EPA。最后使用此程序对体外预应力混凝土梁的弯曲性能进行了参数分析,所分析的参数包括体内体外混合配筋、二次效应、接缝和体外预应力筋在转向块处的滑移等。     

配筋混凝土箱梁非线性受力性能的比拟杆分析

为得到配筋混凝土箱梁非线性状态受力性能的简化分析方法,将用于配筋箱梁线弹性阶段受力性能分析的比拟杆法进行改进,应用于非线性阶段受力分析.采用截面换算原理考虑配筋影响的同时,分别引入钢筋和混凝土的非线性本构模型,通过增量法进行非线性状态受力性能的计算,建立考虑纵向受力筋影响的配筋混凝土箱梁非线性状态受力性能分析的比拟杆法.并通过有限元和实测结果验证该方法的有效性.     

预应力高强混凝土梁极限承载力分析

针对高强混凝土材料力学行为的特殊性，考虑材料非线性的影响，通过将普通钢筋均匀“涂抹”于混凝土中，建立综合本构关系矩阵，将由此形成的普通钢筋与混凝土匀质材料整体离散为实体单元，并将预应力钢筋离散为独立的一维单元，用有限元法对预应力高强混凝土T型梁进行了极限承载力分析研究，给出了梁受力全过程矿．厂曲线，分析了其受力变形和破坏特点。为方便结构工程师参考，还对影响预应力高强混凝土梁极限承载力的主要结构参数（配筋率、高跨比等）进行了分析计算，推荐了这些参数的合理取值范围。     

节段施工结构非线性时效分析

提出了一个钢筋混凝土、预应力混凝土、钢－混凝土组合平面框架结构非线性和时效通用时步分析的模型。本模型能模拟节段施工过程，如纵截面和横截面几何形状变化或材料特性变化；单元、预应力筋、索的安装和拆除；内、外边界条件的变化等。在荷载作用和强迫在位移工况下的结构分析考虑了材料的非线性时效特性、结构延迟变形的影响、二阶效应等。此模型能跟踪结构在施工和使用年限内的响应。考虑结构几何和材料非线性有助于分析结构在线弹性状态、开裂状态、极限荷载阶段的响应，还可在施工过程对结构短期和长期的承载力响应方面提供有价值的结论。此模型还能分析延迟开裂、非线性徐变、徐变屈曲等复杂现象。     

预应力混凝土梁开裂后的受力性能分析

基于实体退化壳单元,采用层状模型模拟钢筋混凝土结构,选取恰当的混凝土和钢筋的本构关系,采用弥散裂缝模式,考虑材料非线性效应有效地模拟了预应力混凝土T梁的开裂、屈服和失效全过程,并与试验结果进行比较。分析了T梁在开裂后的刚度及裂缝的位置和发展情况。探讨了混凝土和预应力钢筋在T梁开裂后的应力发展规律。结果表明退化分层壳单元模型对于预应力混凝土T梁的非线性分析有良好的适应性。     

钢管混凝土拱桥施工及营运阶段非线性应力分析

为进一步研究几何非线性、材料非线性及其组合对钢管混凝土拱桥受力特性的影响,以及钢管混凝土拱桥从转体施工到合龙,直至运营阶段的受力特性,使用有限元软件MSC.NASTRAN建立其全桥空间有限元模型,并在建模过程中力求减少假设、逼近真实工程结构状态,对该桥在施工过程及营运阶段的力学行为进行研究。考虑多种荷载组合,与施工过程相对应地分阶段地对结构进行加载,分别考虑线弹性、几何非线性、材料非线性以及双重非线性的影响对模型进行分析计算。对比相同非线性组合状态下不同阶段的受力特性以及相同阶段不同非线性组合的受力特性,得出一些有益结论,包括各阶段结构的受力薄弱位置所在,各阶段各非线性因素的影响的重要性等。     

基于连续体退化组合壳单元的连续箱梁非线性分析

提出了一种用于预应力混凝土箱梁非线性分析的单元模型,此模型可以方便的模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋。将分层壳单元和大变形杆单元相组合,编制了钢筋混凝土三维非线性分析有限元程序。非线性分析方面考虑了材料和几何非线性,采用TL列式描述几何非线性行为,材料非线性分析包括弹塑性变形、混凝土的开裂和压碎等等。本文提出的单元模型较好的解决了预应力混凝土箱梁分析时曲线配筋模拟的问题。最后给出了2个算例,计算结果与相关软件和试验数据吻合良好。     

基于预应力混凝土组合单元的箱梁桥应力研究

预应力混凝土(PC)箱梁桥空间效应明显,其顶板、腹板和底板的受力相互影响,基于平面杆系计算模型获得的箱梁结构应力与实际应力情况有差异.为此,研究中采用实体退化壳元模拟混凝土,杆单元模拟预应力束,建立了预应力混凝土组合单元;并以一座典型预应力混凝土箱梁桥为研究对象,结合施工过程模拟,建立了平面杆系和带预应力钢束的实体退化...     

体外预应力混凝土简支梁的抗弯受力性能研究和非线性分析

通过对6片体外预应力混凝土简支梁的试验，分析非预应力筋的配筋率对结构受力性能的影响，同时建立体外预应力混凝土简支梁的几何非线性与材料非线性的耦合分析的有限元计算方法，并利用按该方法所编的非线性程序对6根体外预应力简支梁进行了非线性分析，结果表明该方法是相当精确的。     

曲塔混合梁斜拉桥的非线性稳定分析

介绍了曲塔混合梁斜拉桥的结构形式和稳定性分析方法。根据曲塔混合梁斜拉桥的受力特点,建立斜拉桥施工阶段几何非线性分析的有限元模型,完成了斜拉桥施工过程的仿真分析。在考虑了几何非线性和材料非线性效应的基础上,进行斜拉桥施工阶段和成桥状态的稳定性分析。结果表明,几何非线性对结构整体稳定性影响显著,在考虑几何非线性效应的基础上,材料非线性对稳定性的影响可忽略不计。     

施工索桥对野三河特大桥的影响分析

针对施工索桥的修建对野三河大桥线形控制、受力及稳定性的影响,基于非线性有限元的理论对其进行了施工全过程分析.采用8节点体单元分析计算施工索桥对高墩的影响;采用空间梁单元应用单元生死技术分析施工索桥对最大悬臂状态T构的影响,采用平面梁单元计算索桥荷载对混凝土收缩徐变的影响;计算过程中考虑了大变形、ρ-△效应等非线性的影响.分析结果表明:施工索桥的修建对主墩变形和最大悬臂状态的T构受力影响较大,对临时横撑与桥墩连接部位的局部混凝土的受力极为不利;施工索桥荷载作用下混凝土收缩徐变效应明显.     

双碑嘉陵江大桥非线性稳定分析

为保证双碑嘉陵江大桥结构的安全,对该桥进行非线性稳定分析。采用ANSYS建立全桥有限元模型,考虑梁柱、大位移、斜拉索垂度等几何非线性因素,采用弹塑性分析中的各向同性强化模型考虑材料非线性,材料本构关系选用双折线模型。分析结果表明:该桥的稳定性满足规范要求,考虑几何非线性的结构稳定安全系数和仅考虑线弹性的结构稳定安全系数差别不大;考虑材料非线性的结构稳定安全系数大概是仅考虑线弹性的结构稳定安全系数的0.4倍左右;考虑几何与材料双重非线性的结构稳定安全系数是仅考虑线弹性的结构稳定安全系数的0.3倍左右。建议非线性稳定的安全系数参考结构丧失承载能力的安全系数的计算方法。     

基于纤维模型的高速铁路预应力混凝土模型箱梁非线性分析

建立了预应力混凝土箱梁模型在重复荷载作用下纤维分析模型,并展开非线性力学反应分析.对纤维模型的截面特征、非线性材料本构关系的选择等各项关键技术进行了论述.计算结果表明:有限元计算得到荷载位移滞回曲线与试验结果吻合良好,纤维模型法能够较好地预测高速铁路预应力混凝土箱梁整个加载历史的非线性结构响应.     

压力分散型胶体锚索结构试验研究和理论分析

研究了一类适应于混凝土结构施加大吨位预应力的新型胶体锚索结构,该锚索用钢绞线或精轧螺纹钢作锚杆体,用树脂胶作锚固体,根据锚固体的受力特性,构成拉力型、压力型及荷载分散型胶体锚索。对胶体锚固体构成不同的8组胶体锚索结构进行了现场试验研究,得到了该类锚索的工作性能和承载能力;以压力分散型胶体锚索结构试验模型为基础,考虑材料非线性,对该类胶体锚索结构进行了计算分析,进一步掌握了该类胶体锚索结构的受力规律和极限承载力。     

针形独塔斜拉桥钢铰支座非线性接触分析

惠平路跨蕴藻浜大桥采用针形独塔混合梁斜拉桥,钢结构主塔与塔底铸钢支座间铰接,该铰接处存在非线性接触效应。采用ANSYS分析软件对考虑接触效应的钢铰支座进行受力性能数值模拟,通过与Midas整体模型分析结果对比,证实该有限元模型的准确性。此外,对成桥阶段和正常使用阶段受力性能的分析,验证了下塔柱以及铸钢支座的安全性;对下塔柱和铸钢支座应力的分析结果表明,忽略接触非线性效应将可能低估塔柱的应力水平,从而影响对结构可靠性的判断。     

大跨径悬索桥的施工控制

大跨径悬索桥施工方法独特，结构受力、变形表现为几何非线性，导致其计算理论和施控方法均异于其它桥型。又由于混凝土的收缩、徐变特性，预应力张拉的二次矩效应，使得预应力混凝土悬索桥的受力特性更趋复杂，也增加了施控难度。本文以汕头海湾大桥为工程背景，介绍了大跨径预应力混凝土悬索桥理想状态的建立、施工阶段的仿真计算，及其施工控制的实施。