超千米公铁两用斜拉桥关键节点模型试验北大核心

为研究主桁整体节点构造的受力性能,结合在建沪通长江大桥,采用1∶2的几何缩尺模型,对其关键节点A60进行了模型试验研究和有限元理论分析。试验结果表明:在最不利荷载工况下,节点区域最大应力在材料的容许应力范围内,验证了节点设计的安全性与可靠性;节点最大应力出现在焊接处和圆弧过渡段,主要是该处应力集中所致;采用适当半径的圆弧过渡形式,可有效减小应力集中。试验结果验证了沪通桥关键节点设计的合理性,也为类似工程节点设计提供了重要依据。     

超千米公铁两用斜拉桥关键节点模型试验

为研究主桁整体节点构造的受力性能,结合在建沪通长江大桥,采用1∶2的几何缩尺模型,对其关键节点A60进行了模型试验研究和有限元理论分析。试验结果表明:在最不利荷载工况下,节点区域最大应力在材料的容许应力范围内,验证了节点设计的安全性与可靠性;节点最大应力出现在焊接处和圆弧过渡段,主要是该处应力集中所致;采用适当半径的圆弧过渡形式,可有效减小应力集中。试验结果验证了沪通桥关键节点设计的合理性,也为类似工程节点设计提供了重要依据。     

K形、KT形圆钢管桁架节点试验及力学性能分析

在对750k V格构式变电构架K形、KT形圆钢管桁架节点足尺试验研究的基础上,采用ABAQUS软件对优化的钢管节点进行有限元数值分析,考察减小连接板厚度以后K形、KT形钢管节点的受力性能和承载力、连接板应力分布及变形等指标。结果表明:在设计荷载作用下节点没有明显变化,处于弹性状态;超加载阶段,试件局部进入塑性,但分布面积较小,区域不连通,节点整体受力稳定。有限元分析的连接板应力分布及变形趋势与试验结果吻合较好。     

悬挑公路面公铁两用铆接钢桁梁桥次应力分析

钢桁梁设计中常将节点简化为完全铰接状态，但实际节点具有一定约束能力，在杆端会产生一定的次应力。本文以京九铁路赣江南桥悬挑公路面公铁两用的铆接钢桁梁桥为例，建立有限元模型，通过调整节点连接刚度（约束），分析次应力的变化对杆件受力的影响。有限元分析结果表明：随着节点刚度的增强，各杆件产生的轴向应力随之减小而次应力随之增大，在荷载作用下竖杆产生次应力，以面外弯曲应力为主，其余杆件则以面内弯曲应力为主。同时，荷载试验结果与有限元分析结果一致。虽然竖杆实测次应力系数较大，但考虑次应力系数后承载能力仍能满足设计要求。     

钢—混凝土组合桁梁桥节点受力特性有限元分析

组合节点是组合桁梁桥中的重点部位,是梁体传力的核心环节。本文以大西线晋陕黄河特大桥钢桁加劲组合结构为例,通过有限元软件对该组合结构关键节点区域的试验模型进行计算分析。分析得出:在节点进入屈服阶段之前,结构整体受力特性良好,屈服点荷载约在4 400 kN左右;弦杆混凝土、钢构件及斜腹杆的应力分布基本符合受力规则,节点处受力较为复杂,左右腹杆受力基本对称。分析结果可与模型试验结果相互验证。     

双线铁路箱梁施工阶段跨中截面应力的有限元分析

在双线高速铁路建设中，广泛采用整体箱型梁结构形式。本文采用弹性力学有限元方法。建立了8节点六面体等参数单元的三维应力分析有限元模型。结合双线铁路预应力混凝土简支箱梁的施工，利用SAP90通用结构有限元分析程序，建立了整体箱梁三维实体单元模型，通过梁单元施加预应力荷载效应。箱梁采用后张法施工工艺，分别以预应力初张拉阶段、预应力终张拉完成、二期恒载作用为分析荷载工况，计算了箱梁跨中截面应力，给出在施工过程中箱梁跨中截面的应力随预应力张拉的变化及分布情况。通过有限元分析结果与铁路桥涵设计规范的比较得出，该箱梁结构设计合理，施工方案可行。本文所采用的分析方法和结论对于双线铁路箱粱的设计与施工有一定的借鉴意义。     

榫卯式连接钢框架节点承载力性能研究

提出了一种新型钢结构梁柱连接节点——方钢管榫卯节点。对由该节点连接的钢框架结构进行了静力载荷试验,得到梁跨中和端部节点荷载-位移曲线,以及框架不同部位荷载和应变图,分析了试验的结果;并根据试验模型进行了计算机非线性有限元分析,分析了节点处构件不同截面尺寸对节点承载力的影响。提出了方钢管榫卯节点承载力的计算公式,并将它与试验结果进行了比较,比较接近。试验表明:这种新型榫卯节点承载力高,从设计原则看是可行的。     

大跨度钢桁拱桥拱桁交叉节点疲劳试验研究

大跨度公轨两用桥拱桁交叉节点处汇交杆件多、形状复杂、规模大、受力集中,处于典型的复杂空间受力状态。本文介绍根据疲劳损伤累计理论确定疲劳试验荷载的过程,得出疲劳荷载主要取决于下层汽车荷载和地铁荷载的结论。设计并制作1∶4缩尺模型,对该模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明:结构应力水平较低,最大主拉应力为28.5 MPa,最大Von.Mises应力为45.1 MPa。在完成循环加载200万次后,试验模型未发现裂纹,逐步提高荷载幅,循环加载276万次,试验模型未发现裂纹,可得出重庆朝天门大桥的拱桁交叉节点连接结构在正常养护维修情况下,设计寿命期内不会发生疲劳开裂,疲劳强度满足要求。     

大跨度公轨两用桥轨道横梁与整体节点连接疲劳试验研究

介绍国内首座大跨度公轨两用桥——重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点连接的足尺模型疲劳试验。首先根据大桥交通状况与设计流量，由疲劳损伤累积理论，确定其疲劳荷载谱，制定出疲劳荷载取值；然后，设计并制作了1：1足尺模型，对模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明，试验模型应力水平较低，实测应力幅大致为30MPa，疲劳加载200万次后，试验模型未出现裂纹。最后根据疲劳试验结果及国内外有关规范，对轨道横梁与整体节点连接的疲劳性能进行了评价，认为在结构使用寿命期间及正常养护维修情况下，该连接不会发生疲劳开裂，疲劳强度满足要求。     

扁平钢箱梁横隔板非线性稳定分析

为研究施工阶段吊机集中荷载作用下斜拉桥扁平钢箱梁横隔板的稳定性,以主跨383 m的广州珠江黄埔大桥北汉独塔斜拉桥为背景,对扁平钢箱梁横隔板进行非线性稳定有限元分析及模型试验研究.运用有限元分析软件ANSYS建立梁段有限元数值仿真模型,计算设计荷载作用下梁段应力分布,得到吊机荷载作用时横隔板的弹性屈曲系数为5.2.引入初弯曲缺陷并考虑几何和材料非线性,计算得到吊机荷载作用下扁平钢箱梁横隔板非线性稳定系数为2.2.采用1:2.5缩尺比例,对扁平钢箱梁梁段进行模型试验研究,得到设计荷载作用下梁段测点应力及变形.通过梁段模型的极限承载力试验,得到吊机荷载作用时横隔板的非线性屈曲系数为1.6.研究结果表明,广州珠江黄埔大桥北汉斜拉桥扁平钢箱梁横隔板设计合理,吊装过程中其稳定性能满足设计要求.     

钢斜拉桥锚箱式索梁锚固区合理构造型式研究

针对苏州—南通长江公路大桥钢锚箱式索梁锚固结构进行了足尺(1∶1)静载试验和疲劳试验。采用空间有限元方法分析实桥和试验模型锚固区的应力与变形,将试验与计算结果进行比较,验证计算方法的正确性。探讨此种锚固结构的传力机理、应力分布。研究焊缝长度、加劲肋和横隔板等对腹板应力的影响,探讨锚固区设计的进一步优化。为优化设计做了大量仿真计算。提出改善应力分布、减小应力集中的措施。     

京沪高速南京长江大桥结点受力性能分析

在建中的京沪高速南京大胜关长江大桥是1座6线铁路三主桁的六跨连续钢桁拱桥,桥面系为道碴整体桥面的多横梁体系,主桁下弦结点的构造很复杂。在全桥整体分析的基础上,对结点考虑构造细节作了更精确的局部分析。论述了结点的截取原则和范围,力边界条件、位移边界条件的施加方法,结点受力状态可能最不利活载工况的选取原则和选取方法。对结点选取5种可能最不利活载工况与恒载和风荷载组合后进行了局部分析。结果表明:局部分析可以获得结点板等部位整体分析中无法得到详细的应力分布;整体分析中与结点相连的杆端应力集中现象在局部分析中得到很大的,表明结点处加高、加厚、加强等构造措施很有效。     

预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析

预应力混凝土连续刚构桥有其自身的结构特点和施工技术,结合河南水磨湾大桥工程实例,探讨了预应力混凝土连续刚构桥的施工监测与仿真分析方法。通过建立有限元仿真分析模型,分析了预应力损失以及混凝土收缩徐变对箱梁应力状态的影响,计算了桥梁各个施工阶段应力和变形状态,与施工现场的实测数据进行了对比分析。经分析比较,可知对箱梁各节点不同施工阶段应力路径影响比较大的荷载有:施工荷载包括重力、挂篮、混凝土湿重等;预应力钢束一次张拉荷载;收缩一次作用以及徐变一次作用。施工荷载和预应力钢束张拉对顶、底板节点的影响是相反的,而其他荷载对它们的影响是同向的。得出了桥梁关键部位在荷载作用下随施工阶段的应力变化路径和挠度,使悬臂施工的梁桥达到了设计要求的合理成桥状态,总结了施工监控的规律。     

基于有限元法的动车组地坑式架车机结构分析

对动车组地坑式架车机车体举升装置结构系统各主要承载构件进行了有限元分析,得到各构件的应力分布云图及整机变形情况,计算结果与试验结果表明各构件的强度、刚度均满足设计要求。     

基于有限混合单元法的斜拉桥塔端锚固构造应力分析

为研究斜拉索塔端锚固构造在索力作用下的应力分布情况,采用整体计算得到最不利荷载工况,并将产生最大索力的斜拉索对应位置的塔端锚固构造作为分析对象,采用有限混合单元法对某独塔斜拉桥进行了计算分析,得到了索塔钢管壁和钢锚梁各部位的应力情况。     

成昆铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区模型试验研究北大核心

为研究铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区的受力形式,以成昆铁路金沙江大桥为工程背景,针对该桥采用的新型梁顶混凝土锚固构造,通过缩尺模型试验研究其在不同荷载下的应力分布和开裂特征。结果表明:在斜拉桥成桥恒载索力作用以及最不利荷载组合索力作用下,C7锚固块更容易发生破坏,将其作为试验构件开展缩尺模型试验,发现锚固块在不同张拉荷载作用下张拉至设计索力的过程中,应变增幅基本上线性增加,卸载后同样呈线性减小,说明混凝土受力处在线弹性阶段,且应力在规范要求范围内。在试验荷载加载至140%设计索力时,锚固块前端倒角位置开始出现细小裂纹且随荷载的增加不断开展。当荷载卸载至0时,之前出现的裂缝随荷载的减小逐渐闭合,宽度肉眼不可见,表明该构造能够满足正常使用要求且具备足够的安全储备。     

某大跨度钢桥纵向约束体系锚固结构设计与优化

大跨度钢桥常采用弹性索体系作为大桥的纵向约束,其锚固结构的局部应力较大、传力路径复杂,设计中需要针对其进行专门的计算分析,以保证锚固结构的可靠性。对某大跨度异型拱桥的弹性索锚固结构建立有限元模型,计算分析了钢锚箱结构在最大索力作用下各板件的应力分布。计算结果表明,钢锚箱在最大索力作用下各板件的各项应力值均满足规范要求,结构处于弹性工作状态。同时,针对钢锚箱各板件的布置情况进行优化计算分析,得到合理的锚箱加劲板布置形式。     

杭州湾大桥梁上运梁过程仿真分析

对杭州湾大桥非通航孔滩涂区的50 m箱梁上运梁过程进行空间仿真分析。按照实际工况荷载,考虑预应力空间效应,施加等效节点力,并合理考虑支座等细部建模,建立精密的三维实体有限元仿真模型。混凝土的材料特性按现行公路桥梁设计规范取值,考虑最不利计算荷载,支座底部按刚性单元模拟,而与梁相接触层的弹性模量满足梁端回转变形时不出现拉应力,在结构离散时尽可能细分单元网格,由于梁端的应力相对复杂,采用比跨中更密的单元网格。计算承重箱梁整体变形和空间应力分布特性,结果为,由于载荷位置在支座附近,变形相对较小,最大挠度在反拱位移之内。支座截面的最大主拉应力发生在底板上表面侧,超过混凝土的开裂强度,因此,对该区域的混凝土应采取加劲处理,以防止混凝土拉裂;最大主压应力发生在架桥机肢腿处附近,小于混凝土的抗压强度。     

具有初始位移压杆在均布荷载作用下的承载力

格构式拼组结构一般具有较大初始挠度,对结构的受力性能产生不可忽视的影响。线性稳定分析得到的临界荷载普遍较高,其应力水平高于材料的破坏强度极限,因此不宜作为此类结构安全设计的依据。本文对于均布轴向荷载作用下的压杆,考虑初始几何位移的影响,由幂级数法分析得出受力后的变形曲线,并根据边缘纤维屈服准则得到构件的理论最大荷载。对于一般工程构件,此承载力值低于根据线性稳定得到的临界荷载, 可以作为结构安全设计的依据。