瓯江大桥钢混结合段局部受力分析

运用大型有限元软件ANSYS对瓯江大桥主桥钢混结合段在运营过程中最不利荷载工况下的应力状态进行了分析。分析结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求。针对钢混结合段的构造与受力复杂情况,对此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。     

钢混结合段局部受力性能研究

基于某三跨变高度钢-混凝土混合连续梁的钢混结合段的构造特点。利用Ansys有限元软件建立钢混结合段的空间实体有限元模型。其中混凝土采用solid45实体单元模拟,钢板采用shell63板单元模拟,体内预应力筋采用link8单元,体外预应力通过梁端荷载施加。钢板和体内预应力与混凝土之间均以约束方程形式连接。取钢混结合段最大弯矩工况(最不利)为研究对象,验算各构件的应力状况。研究结果表明,本工程设计的钢混结合段能够合理可靠传递荷载,构造较为合理。     

大跨混合结构连续梁桥钢混结合段局部空间受力分析研究

结合延崇高速公路上跨大秦铁路立交桥设计及施工特点,利用ANSYS建立钢混结合段模型,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的黏结作用。分析了运营过程中2种最不利荷载工况下的应力状态。结果表明：结构总体受力合理,传力及刚度过渡平顺,结构安全可靠,仅在混凝土结合面的预应力锚固处以及局部角隅位置存在应力集中现象。由于钢混结合段构造与受力复杂且有一定的应力集中,结合以往类似结构经验,设计时应将结合段混凝土结构采用高性能自密实钢纤维混凝土。     

渭河特大桥钢-混凝土结合段局部应力特性分析

为研究特大桥钢-混凝土结合段部位的内力特性,探讨结合段的传力机理,以渭河特大桥为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件,建立钢-混凝土结合段有限元分析模型,对钢-混凝土结合段中混凝土箱梁段和钢箱梁段分别在正常使用荷载、设计极限荷载2种工况下的力学性能进行分析和研究。研究结果表明:在正常使用荷载下,混凝土箱梁段和钢箱梁段应力水平较低,具有较大的安全储备;在设计极限荷载下,需要采取有效措施,以增强混凝土箱梁底板的抗拉能力,使混凝土箱梁各部分最大压应力和钢箱梁各部分拉压应力值均小于容许应力,这样才能具有一定安全储备。     

青衣江大桥钢混结合段局部应力分析

结合青衣江大桥的设计特点,运用有限元软件FEA建立青衣江大桥钢混结合段结构分析空间有限元模型.采用桁架单元模拟,并根据桥梁设计规范中弹性组合和短期组合的最不利荷载工况,分析钢混结合段在这2种工况下的应力状态,检验设计的安全性与合理性.     

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...     

混合梁悬索桥钢混结合段局部应力分析

为了解混合梁悬索桥钢混结合段受力性能,为该类型桥梁的设计和科研提供参考,以某混合梁悬索桥工程为背景,采用有限元软件对该桥钢混结合段进行施工过程模拟,分析该部位在各施工阶段下的应力分布特点及变化规律.同时,建立边主梁结合段有限元模型,研究钢混结合段中剪力钉受力状态、结合段各部位传力途径和比例等.分析结果表明:该桥结合段钢结构、混凝土应力基本满足规范要求,仅在混凝土局部较小区域位置拉应力偏大,需要在构造上采取相应措施;结合段剪力钉最大受力为52.3 kN,小于规范限值,说明剪力钉静力承载力不控制结合段设计.     

新建G1501泖港大桥主桥设计

平申线航道(上海段)整治工程中泖港大桥主桥为一座预应力混凝土箱梁与钢箱梁混合而成的桥梁,桥梁的总体跨径布置为65 m+135 m+65 m,其中主跨跨中55 m范围布置了钢箱梁其他部分布置为预应力混凝土连续梁。该桥的主梁在中间桥墩处梁高为7.2 m,高跨比为1/18.75,跨中梁高3.2 m,高跨比1/42.18,混凝土部分箱梁梁底按2次抛物线变化,钢箱梁采用等截面形式。对该桥采用ANSYS软件建立板壳实体模型进行主桥整体分析表明,该桥各个结构部位的受力满足规范要求。该桥的施工方法采用了悬臂对称浇筑混凝土梁段、支架上浇筑边跨混凝土合龙段、施工钢混结合段以及整体吊装钢箱梁节段等。运营情况表明该混合梁结构形式具有优良的力学性能,可供类似工程参考。     

混合体系斜拉桥钢混结合段试验模型研究

为研究大跨混合体系斜拉桥中主梁钢混结合段对结构受力的影响,把握其受力特性及传力机理,首先结合整体杆系模型,分析了结合段不同位置对结构整体受力的影响,提出了结合段位置的设计原则;并制作了该桥无格室后承压板式钢混结合段1∶3试验模型,完成了标准组合、1.0倍和1.6倍承载能力基本组合3个工况下的静力加载试验,获得了模型钢梁、混凝土梁和结合部位的应力应变、变形分布情况;建立了空间实体有限元计算模型对其进行了应力分析,采用应力积分方法获得了结合段各部位的传力比例。结果表明:各试验工况下,试验模型没有出现开裂,各部位应力结果均小于理论分析值,应力从钢梁段至混凝土梁段平稳传递,表明钢混结合段结构和构造设计合理,安全储备足够。可为类似工程提供参考。     

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况，根据某实际工程，利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型，分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明：运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况；塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律，钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度；主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中，峰值达8.5 MPa；最大主压应力为16.8 MPa，均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下，塔-基钢混结合段受力安全。     

混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害,利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响,研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态,其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因,将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂,设计时需采取相应加固措施,并建议了箱梁桥面板横向加固方法;拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形,极有可能挤压侧向抗震挡块,造成结构损害,因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长;应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害,设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。     

体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析

曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系,预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因之一。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应,得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势,为进一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据。     

基于超高性能混凝土组合桥面钢箱梁的混合梁钢与混凝土结合段受力性能仿真分析

对于某钢混凝土组合-混合连续箱梁桥,提出了跨中采用钢-超高性能混凝土（UHPC）组合梁、桥面板采用矮肋板的方案以减轻自重,钢-混结合段区域上表面再覆盖一层UHPC,从而形成超高性能混合梁。为重点研究钢-混结合段的受力性能,首先采用MIDAS/CIVIL桥梁专用有限元计算软件建立了连续箱梁桥的大尺度整体模型,以确定钢-混结合段的最不利受力工况及其具体的内力数值;随后采用ABAQUS建立了钢-混结合段的小尺度局部有限元模型进行精细化分析,以明确该区域钢、普通混凝土（NC）和UHPC的应力分布情况。计算表明该桥钢-混结合段的刚度能平稳过渡,钢、NC和UHPC的应力水平均较低,具有良好的安全储备,能够满足桥梁的受力要求。     

波折钢腹板组合箱梁预应力体系研究

通过采用混合单元建立波折钢腹板预应力混凝土组合简支箱梁空间有限元计算模型,研究体内外混合配索结构的预应力参数,包括体内外索比例分配、张拉应力、锚固点位置以及转向装置的间距等对力学性能的影响。分析结果表明,跨中转向点之间各截面的正应力只与张拉力有关;而锚固点至转向点区域各截面的正应力随预应力参数变化,建议采用合理比例的体内外索混合配筋形式,张拉应力不宜小于标准抗拉强度的60%。为该新型结构体内外混合预应力设计提供参考。     

无背索斜拉桥钢-混凝土组合脊骨主梁的关键受力分析

根据无背索斜拉桥中大悬臂钢-混凝土组合脊骨主梁的结构和受力特点,采用空间有限元法分析了混凝土桥面板徐变对组合脊骨梁内力分配的影响、钢箱梁扭转效应、组合悬臂挑梁受力及荷载横向分布、桥面板剪力滞效应等几个关键性受力问题,并利用外国规范验算了钢箱梁承压板的局部稳定性。由分析可知,混凝土徐变导致脊骨梁中钢箱梁应力增加,混凝土板应力下降;钢箱梁的扭转翘曲正应力可达到弯曲正应力的10%;大悬臂组合行车道板的横向分布计算取3片梁模型即可,且施工中采取预弯措施可防止组合挑梁的混凝土板受拉开裂;《本四桥规》中承压板容许应力计算公式约具有2.0的安全度;混凝土行车道板的剪力滞效应明显,塔梁固结处的行车道板还出现了负剪力滞现象。上述结论可为同类结构设计提供参考。     

不同结合方式对预应力组合梁桥受力的影响

为了明确不同结合方式对预应力组合梁桥受力性能的影响,以一主跨70 m的预应力组合梁为例,选取先结合组合梁和后结合组合梁两种结构形式作为对比分析对象,采用空间有限元模型详细模拟了组合梁的施工过程,计算两种不同结合方式的组合梁的受力性能。计算结果表明：采用常规的先结合组合梁在混凝土桥面板张拉预应力后,部分预应力通过连接件传递给钢梁,而后结合组合梁的混凝土桥面板获得全部的预应力。后结合组合梁与先结合组合梁相比,在中支点截面混凝土顶面预压应力前者比后者大2.84 MPa、钢梁顶板的压应力前者比后者减少46.74 MPa、钢梁底板的拉应力前者比后者减少4.84 MPa。后结合预应力桥面板比先结合获得更多的预压应力储备,预压应力提升比例为30%,提高了桥面板在正常使用过程的抗裂性能。     

具有体外预应力索的快速施工群钉式钢-混组合小箱梁自振特性分析

为了明确体外预应力索对快速施工钢-混组合小箱梁自振频率的影响,基于铁木辛柯梁理论和组合梁相对滑移对典型梁段及群钉的变形与受力进行了分析,同时,引入平面内梁体预应力变化量与振动位移之间的关系,运用达朗贝尔原理导出其平衡方程组,针对3种典型的体外预应力束布置型式给出快速施工钢-混组合小箱梁动力特性分析的解析公式,并将所提出方法的理论值与有限元数值分析进行了比较。在此基础上,详细分析了预应力筋布置位置(偏心距)、预应力筋初始应力大小、钢梁与混凝土板间抗剪连接刚度等参数对结构动力性能的影响。研究结果表明:所提出的方法及公式在分析体外预应力快速施工组合梁的动力特性方面具有较高的精度,其最大误差不超过2%;同时,在不考虑预应力对组合梁相对滑移影响的情况下,体外预应力筋初始应力的大小及抗剪连接刚度对结构本身的动力特性影响很小,最大不超过1%,可忽略不计;而预应力索布置的偏心距对结构自振频率影响相对较大,尤其是在低阶其频率约增加4%。因此,在实际工程中,使用体外预应力快速施工钢-混组合小箱梁或者采用体外预应力进行加固维修时,除应满足静力设计要求外,必须考虑偏心距对结构动力特性的影响。