横向加劲肋对箱梁底板受力的作用分析

根据某连续刚构桥合龙段的空间模型,分析无加劲肋以及在跨中设置四道加劲肋时箱梁底板的应力状况,并研究加劲肋尺寸变化对箱梁底板受力的影响。结果表明：设置加劲肋对底板受力性能有很大的改善,特别是加劲肋对底板横向刚度的贡献,使得底板横向拉应力显著减小。底板横向应力对加劲肋高度变化较敏感,随着加劲肋高度的增加,横向拉应力逐渐减小;底板纵向应力对加劲肋宽度变化较敏感,随着宽度的增加纵向应力逐渐增大。     

钢箱梁受压板肋加劲板弹性屈曲性能研究

为了研究钢箱梁板肋加劲板的受压弹性屈曲性能,按规范要求设计了板肋加劲板算例,分别采用有限元方法与经典理论公式对板肋加劲板的受压弹性稳定性能进行分析与比较。结果表明,当最佳刚度比大于板肋与盖板刚度之比,数值分析结果与经典理论公式的计算结果吻合良好;当最佳刚度比小于板肋与盖板刚度之比后,由于加劲板的实际屈曲失稳形态与经典理论公式的推导假定不再相同,计算结果差异随二者刚度之比的增大而迅速增大;对于钢箱梁中常用的板肋加劲板,盖板长宽比在0~1.5范围内变化,加劲板屈曲应力随比值增大而急速减小;盖板长宽比大于1.5后,加劲板屈曲应力曲线趋于平稳。     

三向预应力混凝土连续箱梁桥横向加劲肋拓宽研究

针对三向预应力混凝土箱梁桥的横向拼接难题,文章提出了一种基于横向加劲肋的新型柔性横向拼接结构。保持新旧箱梁翼缘板分离,在新旧箱梁翼缘板下侧增设沿纵向均匀设置的横向加劲肋,将新旧箱梁翼缘板连接起来,形成一种基于横向加劲肋的柔性拼接结构。依托实际工程,考虑了车辆活载、基础沉降差、新浇筑混凝土的收缩及徐变变形等多重作用,对拼接结构自身及拼接前后既有箱梁的受力状态变化规律进行了较全面的有限元分析。研究表明,拼接拓宽后结构整体刚度有明显提高,且能有效减小旧桥的活载作用效应,说明横向加劲肋能够有效连接新旧箱梁,使得拓宽结构共同受力;在新建桥梁的材料收缩及徐变效应作用下,拓宽后整体结构产生较明显的横向变形,尤其要关注梁端截面的横向变位和加劲肋主拉应力值;在基础不均匀沉降差作用下,各支点截面加劲肋存在较大的主拉应力,可能造成结构开裂损坏,需要采取有效加固措施或进一步优化设计横向加劲肋。此外,文章还研究了加劲肋尺寸参数及布置间距变化对新旧桥梁及加劲肋自身应力的影响,结果表明:柔性加劲肋拼接结构用于三向预应力混凝土连续箱梁桥横向拓宽是可行的,它为类似桥梁拓宽工程提供了一种新的可选择方案。     

跨中横向加劲肋对箱梁底板受力性能的影响

根据对某连续刚构桥跨中底板的空间模拟,分别计算了在跨中合龙段设置两道加劲肋与未设置加劲肋时的箱梁底板 应力,结果表明设置加劲肋对底板受力性能有较大的改善,特别是加劲肋对底板横向刚度的贡献,使得底板横向拉应力大为减小,从而大大减小了底板出现纵向裂缝的机率,并得出加劲肋对箱梁底板的受力影响规律。     

跨中横向加劲肋对箱梁底板受力性能的影响

对某连续刚构桥跨中底板空间进行了模拟,采用有限元方法分别计算了在跨中合龙段设置2道加劲肋与未设置加劲肋的箱梁底板应力,并对计算结果进行了分析.分析结果说明设置加劲肋对底板受力性能有较大的改善,使得底板最大横向拉应力减小35%,大大减小了底板出现纵向裂缝的机率.并得出了加劲肋对箱梁底板受力影响的规律.     

双线铁路连续刚构桥宽箱梁空间应力分析

利用大型结构有限元分析程序ANSYS对一座三跨预应力混凝土连续刚构桥进行空间分析,其主梁为单箱单室变截面扁平宽箱梁.对比分析在不同荷载工况下箱梁截面的受力特性,结果表明:箱梁横、纵向应力沿截面出现显著的不均匀性,表现了很明显的正剪力滞效应,这种不均匀性在跨中截面尤其突出;预应力空间效应及箱梁剪力滞、畸变等因素使箱梁顶、底板局部出现了较大的应力.增设箱梁横隔板可以增大这种结构的横向抗弯刚度,改善其受力性能.所得的分析结果可为同类桥梁的设计和施工提供参考.     

聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板力学性能分析

建立聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板及普通钢结构正交异性桥面板空间有限元模型,比较两种正交异性桥面板在不同受力状况和不同截面处各控制点的应力状态,分析两种桥面板的受力性能差异.结果表明:对于前一种桥面板跨中截面和支点截面最大弯矩时,截面上的各控制点的应力随纵向加劲肋数量的减少影响不大,而后一种桥面板的各应力则影响很大.跨中截面处,随纵向加劲肋数量的减少,前一种桥面板的挠度及纵向加劲肋底面的横桥向应力变化不大,后一种桥面板的相应值则影响很大,纵桥向应力则都随之增大.支点截面处,随纵向加劲肋数量的减少,两种桥面板的挠度及纵向加劲肋底面的横桥向应力变化不大,且其差值很小,而纵桥向应力则都随之增大,且其差值很大.聚氨酯芯层的应力只有几兆帕.采用聚氨酯-钢板夹层结构正交异性板代替普通正交异性钢桥面板可大幅度减少纵向加劲肋的数量,甚至在板的纵、横向支承间距适当时可取消纵向加劲肋.     

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式的有效性;研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高;为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲,圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求;随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大,钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长;侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小;在侧向荷载作用下,当直径大于30 mm时,侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲;侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式,即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.      

凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1∶4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点;有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近;凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98;纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲;在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。     

基于ABAQUS的跨座式单轨钢轨道梁应力状态分析

针对跨座式单轨钢轨道梁结构,利用有限元分析软件ABAQUS,分析了采用不同类型顶板加劲肋的钢轨道梁的应力状态,并对桥面板应力体系进行了深入分析.结果表明:钢轨道梁顶板在列车轴载作用下表现岀明显的三体系应力特性,其中第二、三体系应力占比为30％～45％;顶板设置纵向或横向加劲肋均能起到降低顶板第二、第三体系应力的作用;设置纵向加劲肋的效果优于横向加劲肋,但会减小轨道梁顶部焊接空间,制造加工难度大;增加横向加劲肋数量能够明显降低顶板应力,其效果优于增加加劲肋板厚;研究为顶板采用横向加劲肋构造的跨座式单轨钢轨道梁设计提供理论依据.     

地下工程格栅支撑模型的试验研究

为研究地下工程格栅支撑这一新型支护结构的力学性能,进行了一系列格栅支撑的小比例结构静力加载试验,分析了格栅支撑的承载力性质和破坏特性。结果表明,格栅支撑是一种刚度可以调节、结构受力合理、强度安全可靠、符合现代支护原理的优良支护结构。     

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略,选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型;基于已有热-结构耦合分析方法,模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件;将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较,验证了模型的可靠性;采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析,研究了其极限承载能力和刚度衰变规律;以火灾下跨中挠度为评估指标,提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明:在对称火和结构荷载作用下,钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度,且荷载越大,火灾越严重,这一效应越显著;在油罐车等过火面积较大的火灾作用下,刚度较极限承载能力衰退更快,与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比,边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%,中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%;在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中,应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度,增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%,中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。      

起重机设计中受弯构件整体稳定性问题研究

钢箱梁的整体稳定性好,现行的《起重机设计规范》仅通过限制钢箱梁截面的高宽比（即h/b0≤3.0）来保证其整体稳定性。随着钢结构技术的不断进步,所用钢材的强度越来越高,特别是某些特种设备由于工程环境的限制而采用高而窄的箱梁,其截面的高宽比就有可能突破《起重机设计规范》中的相应规定。以《钢结构设计规范》为依据,采用有限元分...     

加劲肋设置对斜拉桥混凝土双边箱主梁的剪力滞影响

以五河口混凝土斜拉桥为例,采用空间有限元建模的方法对混凝土宽体双边箱主梁设置加劲肋前后的剪力滞情况进行了分析,结果表明：设置纵向加劲肋后,双边箱桥面板剪力滞系数变化不大,双边箱间桥面板的剪力滞系数变化明显;桥面板设置2根纵向加劲肋后,主梁双边箱之间的桥面板剪力滞效应有所降低,在桥面板上设置3根纵向加劲肋效果不如设置2根纵向加劲肋,有可能使桥面板截面出现局部拉应力.     

中央开槽宽度对箱梁涡振特性的影响机理

设置中央开槽的箱梁通常具有良好的颤振稳定性,但该类箱梁在大攻角来流作用下的涡振性能尚不明确. 采用数值模拟方法,针对某大跨度桥梁的流线型箱梁断面,分析了5种不同中央开槽宽度箱梁的流场特性和涡振稳定性能,探究了大攻角下中央开槽宽度变化对箱梁涡振性能的影响规律,并根据静态和动态流场的变化,系统讨论了相应的气动机理. 研究结果表明:在?10°～10° 风攻角范围内,封闭箱梁的阻力系数始终最小,而其升力系数绝对值则普遍大于开槽箱梁;中央开槽宽度（L）对箱梁涡振性能影响显著,箱梁涡振振幅随着开槽宽度的增大而减小,L/B（B为箱梁宽度）由0变化至0.20,涡振振幅变化幅度达到40.9%;开槽宽度的变化会影响箱梁上表面大旋涡的运动以及箱梁中央区域来流分离程度,进而改变箱梁的涡振振幅.      

组合加固足尺预应力混凝土箱梁抗弯性能试验

为解决危旧混凝土梁桥结构性能显著下降的问题, 采用足尺试验研究了应用钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁的抗弯承载性能; 对2片20m跨径钢板-混凝土组合加固足尺梁进行抗弯承载性能试验, 并与1片未加固足尺梁和1片预应力CFRP加固足尺梁的抗弯承载性能试验结果进行对比, 分析了足尺预应力混凝土小箱梁组合加固后的抗弯性能, 研究了加载全过程跨中截面的加固钢板、原梁主筋、顶板混凝土和钢筋与连接构造的应变变化规律; 基于足尺试验结果, 建立了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁抗弯承载力简化计算公式。研究结果表明: 钢板-混凝土组合加固梁在破坏时表现出明显塑性破坏特征; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固足尺试验梁的极限承载力实测值提高了76%以上, 在正常使用阶段下的刚度提高1倍以上, 因此, 组合加固能显著提高预应力混凝土箱梁的承载性能; 受力过程中试验梁跨中截面应变分布符合平截面假定; 组合加固部分与混凝土箱梁腹板纵向相对滑移小于0.6mm, 因此, 钢板-混凝土组合加固后的试验梁整体工作性能较好; 足尺试验得到的极限承载力与简化公式计算结果的比值分别为1.06和1.01, 因此, 简化公式可靠, 可用于组合加固预应力混凝土箱梁的承载性能计算与分析。      

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合，得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应．通过对模型试验值与有限元计算值的比较，证实了这一分析方法的有效性．以某斜交箱梁为例。分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律，并与相应正交箱梁进行了比较．结果表明，斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著，设计时必须充分考虑其剪滞效应．     

克服大跨PC连续刚构桥后期下挠设计措施

对比分析几座大跨径预应力连续刚构桥后期下挠过度引起梁体开裂的主要设计参数,阐述了引起后期下挠的主要原因.为提高箱梁持久抗剪承载力,提出构造措施上可供参考的设计参数,并提出克服箱梁后期持续下挠的具体措施,有效地保障梁体处于健康状态.     

克服大跨PC连续刚构桥后期下挠设计措施

对比分析几座大跨径预应力连续刚构桥后期下挠过度引起梁体开裂的主要设计参数,阐述了引起后期下挠的主要原因.为提高箱梁持久抗剪承载力,提出构造措施上可供参考的设计参数,并提出克服箱梁后期持续下挠的具体措施,有效地保障梁体处于健康状态.     

湾坞特大桥变宽箱梁悬灌施工关键技术

结合温福铁路湾坞特大桥第三联箱梁的施工实践,针对变宽箱梁的构造特点,阐述了变宽箱梁悬灌施工过程中将原使用的挂篮走行装置及锚固系统进行改进、对箱梁两侧不平衡重采取压重等技术措施,解决了变宽箱梁悬灌施工时挂篮行走和该桥线形控制的难题。