整体节点刚度对钢桁梁桥结构受力的影响分析

现代钢桥大多数采用焊接整体节点技术,各杆件在整体节点处的连接是一种介于刚接和铰接之间的状态,整体节点的刚度对整体结构的受力有着不容忽略的影响。本文对东莞东江大桥进行了空间有限元受力模拟分析,对节点铰接和节点刚接两种情况进行了比较,得到了结构刚度对结构各杆件受力的定量影响,以指导实际工程设计。     

基于双弹簧模型的结构半刚性受力特性研究

采用与实际情况更加符合的半刚性方式来模拟钢结构的连接,可以更好地预测结构的应力及位移响应。然而目前采用的多弹簧组件的模拟方式存在刚度计算复杂,拓扑结构需要根据实际连接进行改变等问题,导致其在大规模有限元模型中很难适用,因此,为解决多弹簧模拟中出现的问题,提出了无需改变模型拓扑结构的双弹簧模型,简化了模拟方式。该模拟方式可以在仅改变刚度而不改变弹簧个数和位置的情况下,以较高的精度对实际节点进行模拟。最后采用一个T形连接件进行了验算,通过3种建模方式对比验证了所提模型具有较高的模拟精度。     

预制装配桥墩塑性铰区的抗震性能研究

采用基于修正压力场模型和扰动应力场模型的钢筋混凝土结构理论,建立预制装配桥墩塑性铰区节点区域的局部数值模型.采用OpenSEES软件将该局部数值模型的滞回性能和捏缩特性导入整体模型中,进行预制装配桥墩的拟静力数值模拟和动力分析,对比分析现浇钢筋混凝土桥墩和预制装配桥墩在塑性铰区的抗震性能的差异.分析结果表明,采用灌浆套筒连接的预制装配桥墩在墩底塑性铰区的抗震性能与常规现浇结构相当,通过自定义材料很好地模拟了桥墩连接区域的力学特点,同时也有效地提高了计算精度.     

采用新型摩擦耗能节点立体停车结构抗震性能分析

针对钢结构梁柱节点在地震中经常发生脆性破坏的问题,在采用角钢连接的钢结构梁柱节点(以下简称角钢节点)基础上,在梁腹板处添加槽钢,将圆形螺栓孔改为长圆孔,提出一种主要利用摩擦来耗能的新型钢框架梁柱耗能节点(以下简称耗能节点)。首先,采用有限元软件ANSYS建立了耗能节点和角钢节点的精细化有限元模型,对两种节点的精细化有限元模型施加了单调静力荷载,对比分析了两种节点的受力机理、弯矩-转角特性、力学性能。其次,对两种节点的精细化有限元模型施加了低周反复荷载,对比分析了两种节点的滞回性能和耗能能力。最后,以16层立体停车结构为例,分别建立采用耗能节点和未采用耗能节点的立体停车结构的有限元模型。在罕遇地震作用下,分别对这两种结构整体进行动力时程分析,分析耗能节点对立体停车结构整体抗震性能的影响。结果表明:与角钢节点相比,耗能节点的割线刚度、屈服位移、屈服荷载和极限荷载都有大幅度提高;耗能节点的耗能效果要远优于角钢节点;罕遇地震下耗能节点对结构基底剪力、速度与加速度有很大的控制效果,可以改善立体停车结构的受力和地震响应;罕遇地震下耗能节点并没有对结构刚度造成损失并且对结构的主要受力构件起到很大程度的保护作用。     

某系杆拱桥吊杆锚固区钢结构受力分析

系杆拱桥吊杆锚固区应力分析在拱桥设计过程中是非常重要的节点,需要利用有限元分析软件在桥梁整体模型的基础上构建精度更高的局部模型进行分析。现以单跨125 m的简支下承式钢箱系杆拱桥为研究对象,利用大型通用有限元软件ANSYS,选取合适的荷载和边界条件,建立了吊杆在钢结构纵梁锚固区的局部模型,进行受力分析。计算结果显示,吊杆力通过各钢构件迅速扩散,吊杆锚固区整体刚度较大,板件有效应力和弹性稳定系数满足规范要求,吊杆锚固区构造设计安全、合理。     

大型钢桁架悬索桥节点刚度对成桥受力影响探讨

以大型钢桁架悬索桥为实例,研究钢桁架加劲梁悬索桥节点处以不同的刚度连接,对桥梁的受力性能影响,对2组具有不同节点刚度的模型,进行了空间有限元计算.分析结果表明:节点连接刚度大小对桥面线形、主缆、吊索拉力分布以及杆件轴力影响很不明显,但对杆件应力分布影响显著,设计时应加以考虑.并根据计算结果提出了同类结构的设计和施工建议.     

关于提高桑塔纳2000型白车身扭转刚度的研究

本文针对桑塔纳2000型白车身整体抗扭刚度提高问题进行了计算分析,采用三节点和四节点空间板壳单元离散整个白车身,建立了供有限元分析的精确力学模型。通过计算,找出了对白车身扭转刚度影响显著的部位,对这些部位进行局部加强,使白车身扭转刚度比原来提高了30％左右。为白车身扭转刚度加固提供了可靠依据。     

钢筋锚固参数对圆桩方柱抗震性能的影响研究

为研究无承台式圆桩方柱连接节点抗震性能，优化圆桩方柱节点钢筋构造，基于有限元拟静力仿真开展不同钢筋锚固长度与锚固形式对比研究。共考虑3种直筒式钢筋与1种敞开式钢筋的圆桩与方柱连接节点方案，分别建立局部实体模型，考虑材料、结构非线性本构及桩-土相互作用边界，对滞回性能、承载能力、刚度退化与延性等进行比较分析。结果表明：各方案连接节点滞回性能良好，刚度退化曲线较为平缓，具有较好延性；采用直筒式钢筋方案，适当减少钢筋锚固长度可提高抗震性能；敞开式钢筋方案较直筒式钢筋方案可提升墩柱刚度，但延性略有下降。     

大跨度公铁两用斜拉桥板桁主梁受力特性研究

为研究大跨度公铁两用斜拉桥板桁主梁整体受力性能和铁路桥面系局部受力性能,以(84+196+532+196+84)m平潭海峡公铁两用大桥主桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥和不同节段长度主梁的三维板桁结构精细化有限元模型,对板桁主梁的整体刚度和桥面板局部刚度进行计算,并对比分析铁路桥面系构件参数(板桁连接方式、桥面板厚度、横梁刚度、纵梁及U肋厚度)对主梁刚度的影响。分析结果表明,板桁主梁中横梁位置处钢轨的竖向线刚度较大,两横梁之间竖向线刚度较小,钢轨的竖向线刚度沿纵向周期性波动。铁路桥面板厚度对桥梁整体扭转刚度影响明显,铁路桥面板局部刚度与横梁、纵梁和U肋密切相关。     

现浇箱梁碗扣式满堂支架整体计算分析与监测技术研究

碗扣式满堂支架是现浇箱梁常见的模板支撑体系,根据施工现场支架受力情况建立考虑碗扣节点为半刚性连接的碗扣式满堂支架有限元模型,分析支架结构在预压试验和浇筑混凝土等施工阶段的应力应变状态。通过监测各阶段满堂支架杆件应力值并与理论计算值对比,验证有限元理论计算的准确性,校核满堂支架的安全性。结果表明:碗扣式满堂支架理论计算值与实测最大应力和位移结果吻合度较好,碗扣式满堂支架强度与刚度满足施工要求;半刚性计算理论更符合碗扣式满堂支架节点实际受力状态;相关分析和监测方法可以为类似工程提供参考与借鉴。     

钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为

为研究钢管混凝土系杆拱桥关键节点的受力行为,以某钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用有限元方法对其全过程非线性受力行为进行深入分析。首先,建立钢管混凝土拱桥整体模型,对其整体受力行为进行分析,提取系杆拱桥关键节点在设计荷载工况下的最不利内力情况;然后以力边界条件形式施加给节点三维精细有限元模型,对拱脚节点和拱肋吊装节点在设计荷载工况下进行应力分析,探讨2种节点在设计荷载工况下的受力行为;最后,考虑材料非线性行为,采用弧长法对2类节点极限承载力进行分析,探讨其承载非线性行为及安全储备。研究结果表明:这2种节点构造形式在设计荷载工况下均安全可靠,且具有较大的安全储备;拱脚节点区拱肋钢管与系梁上翼缘板相交处存在明显的应力集中现象,该处构造复杂,焊缝多,设计时应重点关注;吊装节点区下弦钢管径向刚度小,采用环向加劲肋加强后,对钢管刚度及承载力均有显著改善。     

电动汽车复合材料车身及保险杠结构分析

本文根据材料性能试验结果，将实际采用的玻璃材料简化成为正交各向异性材料，然后复合材料保险杠进行了有限元分析及试验研究，验证了这种简化计算方法可以达到较高的计算精度并能减少计算的工作量，在此基础上，又对电动汽车的复合材料车身－车架结构进行了有限元结构分析，验证了玻璃钢较适合工作为电动汽车车身材料，同时，证明了采用加强筋，预埋件等特殊工艺以加强车身的整体及局部刚度是行之有效的。     

一种计入桥面铺装非完善接触效应的箱梁结构计算方法

采用有限元软件对桥面铺装与箱梁结构桥面板之间的非完善接触进行局部仿真分析,提取荷载一滑移曲线获得界面之间的剪切刚度,并在整体模型中用弹簧单元模拟界面之间的剪切刚度,对猫铺大桥结构进行三维空间分析.通过这种计算模式分析结构在荷载作用下的的整体响应,探讨比较了考虑混凝土与桥面铺装界面滑移对箱梁结构受力性能的影响.研究得出了考虑铺装层参与截面受力能提高结构开裂荷载和极限承载能力、增大结构刚度的结论.计算结果对考虑铺装层作用时箱梁计算提出合理建议,具有一定的经济和社会效益.     

基于能量法的半刚性支架承载力分析

现行规范对高大支架稳定计算采用半经验法,通过稳定荷载控制支架设计.从能量守恒准则出发,通过变分法介绍了节点半刚性假定下压杆稳定承载力的简易计算公式.通过与规范JGJ300、规范JGJ166和有限元数值分析计算结果进行比较,能量法公式计算简便,结果介于规范与有限元数值分析计算值之间.将其用于碗扣式支架极限承载能力分析,结果表明:影响稳定性的主要因素是节点抗弯刚度、截面惯性矩、布置步距,稳定荷载随架体高度增大而减小.     

连续钢桁梁施工阶段整体节点局部应力分析

郑州黄河公铁两用桥主桥为国内首次采用无竖杆的三主桁斜边桁的空间桁架形式,其节点构造及受力复杂。主桥第2联连续钢桁梁采用悬臂拼装施工,为了解这种新型节点板在悬臂拼装施工最不利阶段时的局部受力情况,确保桥梁建造安全,建立第2联受力最大、有代表性的典型节点E80局部应力计算的精细有限元模型,进行节点板区域局部应力分析,得到节点板的应力分布情况。计算结果表明:在最大悬臂最不利工况下,与节点板相连接的各杆件主要承受压应力,应力水平低,分布比较均匀;节点板整体应力水平比较低,在节点板局部区域及下弦杆底板的某些区域应力值较大,出现应力集中,但应力值小于钢材的屈服强度,结构处于安全状态。     

襄阳汉江三桥成桥状态有限元计算研究

以襄阳汉江三桥为研究对象,充分考虑大跨度预应力混凝土斜拉桥的结构特点,运用MIDAS/Civil建立其整体有限元模型,讨论了大跨度双索面斜拉桥有限元模型建立过程中存在的一些关键问题如垂度效应、梁柱效应、节点刚性区问题。通过比较这些关键因素对数值计算结果的影响,分析其成桥状态下的结构静动力性能。结果显示,3种效应对于该结构的固有频率及成桥索力影响不大,而对主梁应力的影响较为明显。     

松花江公铁两用桥钢箱梁力学性能分析

为提高结构有限元模拟分析精度,减小计算误差,该文以松花江滨北线公铁两用桥钢箱梁为研究对象,应用Ansys有限元分析软件,提出采用Multipoint Constraint(MPC)方法精确模拟和分析该桥梁整体和局部的受力性能。首先,根据该结构的受力特点,应用MPC方法耦合了支座与主梁的接触面,实现了分析模型与实际受力的高度吻合,减小了计算应力集中误差,提高了结构整体分析计算精度。其次,根据结构整体分析结果,建立了支撑点局部关键部位的力学分析模型,应用刚性边界法模拟了力学边界条件,实现了关键部位和各个构件的精细化有限元分析,验证了MPC方法提高钢箱梁结构有限元力学性能分析计算精度。     

套筒加强式圆形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验

为解决圆形钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓节点在地震荷载作用下存在的安全隐患,提出套筒加强式节点。以节点构造方式和梁柱刚度比为主要影响因素,设计10个1/2缩尺比例的圆形钢管混凝土柱-钢梁节点试件,采用柱端加载方式完成了试件的低周反复荷载拟静力试验,观测了试件的破坏过程与破坏模式,分析了各试件的滞回曲线、承载能力、延性和耗能能力、强度与刚度退化等特征参数,系统研究了不同影响因素下套筒加强式焊接节点、栓焊混合节点与传统螺栓连接节点的破损规律差异,并给出了此类节点极限弯矩的计算方法。研究结果表明：节点的破坏模式主要取决于节点的构造方式和梁柱刚度比,套筒加强式栓焊混合节点避免了螺栓松弛、断裂以及焊缝开裂等破坏形式的发生,达到了“强节点,弱构件”的抗震设计要求;套筒结构使节点核心区的焊缝和螺栓共同承受弯矩和剪力,提高了节点强度和梁柱连接的刚度,节点由螺栓连接时的半刚性连接变为刚性连接;与传统螺栓连接节点相比,套筒加强式节点具有更高的承载力和安全储备,其等效黏滞阻尼系数、转角延性系数、弹性及弹塑性层间位移角均满足规范要求,各抗震性能指标良好;节点极限弯距的计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可用于此类节点的设计计算。     

空间悬索结构的几何非线性分析

以某空间悬索结构在使用阶段的状态评估及维护项目为依托,结合有限元方法,采用节点刚结和抗弯刚度较小的梁单元来模拟索模型,用增量法与Newton-Raphson迭代法相结合的方法求解几何非线性问题.通过现场静载实验数据与计算结果进行对比分析.     

大跨度双联连续钢管混凝土拱桥结构体系设计研究

为研究大跨度双联连续钢管混凝土拱桥的合理结构体系及中央拱座合理刚度,以主跨2×405 m渝湘复线双堡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析考虑自重、汽车荷载和基础沉降作用下,拱桥刚接、铰接、半刚性连接约束体系和不同中央拱座刚度对桥梁力学性能的影响。结果表明：自重、汽车荷载和基础沉降作用下各结构体系力学性能均满足规范要求。双刚接方案拱肋变形对称,结构受力良好,且构造简单、施工方便。中央拱座刚度从0.8EI(EI为原设计方案中央拱座截面刚度)增加至2.0EI,自重产生的最大变形基本不变,最大拉应力减小了0.33%,最大压应力减小了0.47%,结构力学性能改善效果不明显。双堡特大桥结构体系推荐采用双刚性连接,中央拱座合理刚度取值为0.8EI,全桥有限元计算结果表明,该结构体系的强度、刚度、稳定性均满足规范要求。