宽幅斜拉桥主梁施工阶段受力特性分析

为研究单侧变宽主梁斜拉桥在施工过程中主梁的结构受力行为,以便对桥梁进行准确的施工控制,以武汉市金桥斜拉桥为背景,先采用杆系模型进行整体计算,后基于ANSYS有限元软件,采用空间实体单元建立主跨主梁及斜拉索的子模型,分析该桥主跨悬臂施工过程中主梁的受力情况.分析结果表明:节段浇注时,部分节段的顶板处于受拉状态;中纵肋在整个节段的施工过程中,顶缘处于受拉状态,底缘处于受压状态,带索横梁在整个节段施工过程中均表现为受压;左、右顶缘和中纵肋顶缘受拉区域和拉应力值随节段施工的进行而变动,各研究区域变动范围不同.各区域应力均未超过设计允许值.     

现代斜拉桥不同截面形式的剪力滞效应分析

针对斜拉桥3种典型截面形式如闭口箱形、边箱形和边主肋形,分别采用不同的理论计算方法,如三杆比拟法、弹性理论解法和能量变分法等对其主梁截面剪力滞效应进行分析,并结合有限元数值计算和模型试验的分析结果进行了对比验证。结果表明:该理论计算方法较为简便直观且具有一定的精度,其计算结果偏于安全,可以用于初步设计;计算分析和模型试验研究相结合的方法是分析评议斜拉桥主梁截面剪力滞效应的有效手段。     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。     

清江大桥主梁构造与受力分析

针对索塔与主梁采用框架结构固结型式、主梁采用边主肋及顶板纵向设置加劲矮肋的特点,通过Ansys、Midas/Civil有限元计算程序对主梁受力进行分析,得出该主梁内力传递、应力分布特性,为类似桥梁设计提供借鉴.     

超宽斜拉桥双边箱主梁恒载剪力滞效应研究

以某超宽斜拉桥为依托工程,利用ANSYS有限元软件进行实体模型分析,对斜拉桥在恒载作用下的主梁正应力及其剪力滞效应进行计算分析,得出该类结构的主梁剪力滞效应的基本规律。分析结果表明:超宽斜拉桥主梁沿纵向各截面剪力滞效应不同,在边墩等截面约束较弱处,其截面各点处剪力滞效应明显;主梁标准段纵桥向的2个索力作用点之间的箱梁剪力滞效应具有明显的周期性,横桥向索力作用点附近的箱梁剪力滞效应变化最大,远离索力作用点的剪力滞效应变化趋缓。     

基于长期监测的北方跨海斜拉桥钢箱梁截面温差特性分析

钢箱梁斜拉桥受其结构特征影响受力状态非常复杂,钢箱梁结构温度受环境条件影响变化难以预测,截面内温度差异对钢箱梁应力分布具有显著影响,确定钢箱梁截面内温差基准值是确保桥梁结构安全耐久的必要条件。目前国内外设计规范对截面温差基准值的确定尚没有统一的方案。通过坐落于我国北方冰冻海域的大跨度钢箱梁斜拉桥长期监测系统,获取跨中主梁截面温度测点监测数据。对2012年跨中大气温度数据进行整理,年温度变化具有显著的季节性特征。钢箱梁跨中截面的6个主要温度测点的温差分析显示,顶板横向温差与顶底板纵向温差显著,底板横向温差非常小,顶底板温度横向分布呈明显不对称性。采用加权威布尔分布分别建立主要测点间正负温差概率分布模型,分布函数拟合效果良好。在此基础上结合国内外相关规范提出了基于极值分析的截面内温差基准值计算方法。以2012年至2015年的监测数据为样本,在年样本抽样数取12的前提下,对钢箱梁截面上最为显著的两组测点温差的基准值进行了计算。计算结果表明,指定50年重现期下钢箱梁跨中截面顶板横向温差为21.42℃,顶底板竖向温差为28.53℃,超过《公路桥涵设计通用规范》规定的20℃,设计与监测钢箱梁斜拉桥时必须对主梁温度应力给予足够的重视。     

温度效应对大跨径PC斜拉桥主梁标高控制的影响研究

在大跨度混凝土斜拉桥施工控制中,影响其控制精度的参数相当多,温度变化对桥梁标高的影响最大,为研究温度对混凝土斜拉桥主梁标高控制的影响与对策,以某大跨径混凝土斜拉桥为工程背景,通过实测温度数据采用数值分析方法计算出主梁的轴向温度应变及曲率,代入有限元计算程序中,计算出温度对主梁标高的影响量,对比实测24 h内主梁标高随大气温度的变化,验证该方法的可行性.总结主梁顶板、中腹板、底板各测点的温度变化及主塔沿壁厚方向各温度测点的变化规律,对主梁及主塔温度测点进行优化,为数值分析方法中主梁及主塔截面网格优化提出建议.研究结果表明:采用数值分析方法计算温度对主梁标高的影响是可行的;对混凝土斜拉桥主梁、主塔温度测点进行优化,既能提高数值分析方法的计算效率又能简化测点布置.     

PC斜拉桥肋板式主梁截面优化分析

在调查国内已建成PC斜拉桥主梁截面形式及尺寸的基础上,以百色东合大桥为工程背景,采用参数化的有限元实体模型,从横向和局部受力以及稳定性角度,对PC斜拉桥最常用的肋板式主梁截面进行梁高、纵向加劲肋、顶板厚度和边肋厚度等参数的优化分析,并分析不同参数变化对结构受力状态影响的灵敏度,给出了合理的参数取值及设计建议,为同类形式斜拉桥主梁设计提供依据。     

单箱三室变截面矮塔斜拉桥主梁应力分析

为了解矮塔斜拉桥施工至运营阶段主梁的应力变化,文章结合一座主梁采用单箱三室大悬臂变截面PC连续箱梁的混凝土矮塔斜拉桥,分析计算截面的应力发展情况和运营阶段徐变效应引起的矮塔斜拉桥主梁应力变化,结果表明:矮塔斜拉桥靠近主塔的无索区,运营30a后箱梁下缘应力值增值大在2MPa左右,而矮塔斜拉桥的无索区较长,应适当增加无索区箱梁下缘的应力储备。     

悬拼施工中斜拉桥分离式钢边箱主梁的剪力滞效应分析

以荆岳长江公路大桥为工程实例,采用ANSYS有限元软件建立不同悬拼长度时斜拉桥主梁分离式钢边箱的区段空间有限元模型,对悬臂拼装施工推进过程中钢边箱梁截面的剪力滞效应进行计算,分析悬臂拼装施工过程中斜拉桥主梁分离式钢边箱截面顶、底板的法向正应力和剪力滞效应的分布规律。     

单索面斜拉桥张拉索力对主梁剪力滞分布规律影响的研究

以沈阳市某双折线形独柱式塔单索面预应力混凝土斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,分析该桥主梁成桥阶段在张拉1对索力时箱梁的剪力滞分布规律.分析结果表明:距离索力作用点越近,箱梁顶缘的剪力滞效应越明显,箱梁截面的剪力滞系数越大;上顶板在横桥向靠近拉索锚固作用点处的应力很大,随着作用点的距离增大而不断减少,且逐渐趋于均匀.     

斜拉索张拉与主梁浇筑误差对无背索斜拉桥的影响研究

该文以某混凝土无背索斜拉桥为工程依托,根据桥梁结构施工过程中不确定的控制影响因素,基于施工控制原理,运用有限元软件,探究了施工过程中索力超张拉与主梁顶板浇筑超方两种人为因素对结构受力的影响。分析探究表明:主梁采用满堂支架施工的无背索斜拉桥因单根拉索超张拉对主梁线形、应力影响较小;整体拉索超张拉10%时,已接近主梁线形规定值。主梁顶板随机超方浇筑厚度为2 cm时,若不对主梁刚度引起太大变化,则对结构的主梁线形、拉索应力、主梁上、下缘截面应力变化较小,且满足规范要求;主梁的整体超方浇筑会影响主梁的刚度,该依托工程建议主梁顶板整体超方厚度不应超过1.5 cm,否则影响主梁线形验收规定值。     

新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节疲劳性能试验（双语出版）

为了提高正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊接构造细节的疲劳性能,提出了一种新型镦边纵肋与顶板连接构造细节,该构造细节通过局部镦厚与顶板连接部位的纵肋腹板,增大连接焊缝截面尺寸和局部刚度,从而减小该焊缝连接部位的应力集中程度,以实现提高纵肋与顶板焊接构造细节的疲劳性能的目的。作为一种新型焊接构造细节,其实际疲劳破坏模式和疲劳抗力均有待研究确定,为验证这一新型构造细节在改善纵肋与顶板焊接构造细节疲劳性能方面的有效性并确定其实际疲劳破坏模式和疲劳抗力,设计2组共7个足尺节段模型进行疲劳试验,对新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节和传统纵肋与顶板焊接构造细节进行对比试验和理论研究。研究结果表明：控制2类构造细节的主导疲劳破坏模式均为萌生于焊根、沿顶板开裂的疲劳破坏模式;该疲劳破坏模式下新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节和传统纵肋与顶板焊接构造细节的疲劳性能基本一致,新型镦边纵肋与顶板焊接构造细节对于该疲劳破坏模式下的实际疲劳性能无明显的改善效果;切口应力法适用于该构造细节焊根的疲劳性能评估,从便于工程应用的角度考虑,距离顶板焊趾5 mm处的应力值亦可作为纵肋与顶板焊接细节疲劳性能评估的依据。     

各国规范关于混凝土箱梁桥温度应力计算的分析与比较

参照国内外5种规范对温度梯度的规定,采用相同的升(降)温温差,对一大跨径连续刚构箱形梁桥的温度效应进行计算分析和比较,结果显示温度荷载在主梁下缘引起拉应力,它与混凝土张拉预应力筋引起的二次应力相组合,将产生较大的拉应力,从而降低主梁截面的抗裂性能,在设计计算时应予以高度重视。     

高疲劳抗力钢桥面板的疲劳问题Ⅱ：结构体系抗力

为了深刻认识高疲劳抗力钢桥面板的疲劳特性，准确评估其结构体系的疲劳抗力，基于等效结构应力建立了考虑焊接微裂纹对钢桥面板疲劳性能劣化效应的结构体系疲劳抗力评估方法，并通过疲劳试验对所建立的评估方法进行了验证。在此基础上采用所建立的结构体系疲劳抗力评估方法对高疲劳抗力钢桥面板的疲劳开裂模式、疲劳抗力及其影响因素等相关关键问题进行系统研究。研究结果表明：焊接微裂纹的存在会显著降低钢桥面板的疲劳性能，导致主导疲劳开裂模式发生迁移；结构体系设计参数对纵肋与顶板双面焊构造细节和纵肋与横隔板新型交叉构造细节疲劳性能的影响有显著区别，其中纵肋与顶板双面焊构造细节的疲劳性能主要对顶板厚度的变化较为敏感，其疲劳性能随着顶板厚度的增加而显著提升，而纵肋与横隔板新型交叉构造细节的疲劳性能同时受多个参数的影响，其疲劳性能随着顶板厚度、横隔板厚度和纵肋高度的增大而提升，随着横隔板间距和纵肋底板与横隔板之间焊缝长度的增大而降低；传统钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋腹板与横隔板交叉构造细节围焊焊趾开裂，高疲劳抗力钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋底板与横隔板交叉构造细节纵肋焊趾开裂；相对于传统正交异性钢桥面板，高疲劳抗力钢桥面板结构实现了主导疲劳开裂模式的迁移，疲劳性能显著提高。     

大跨度部分斜拉桥施工控制温度效应影响研究

温度效应是大跨度桥梁施工控制的影响因素之一.通过建立大连市长山大桥Midas模型,分别模拟桥梁构件整体升温、桥梁构件局部温差对大跨径桥梁斜拉索索力及主梁挠度的影响.通过对桥梁主桥斜拉索,主梁上、下缘,桥塔、大气温度的连续测量,以及在相应时间段监测关键斜拉索索力变化及主梁关键截面的挠度变形,并根据理论模拟研究及现场实测可知,温度效应对大跨度部分斜拉桥施工控制影响较大.从温度效应的影响考虑,对大跨度部分斜拉桥施工及测量提出可行性建议.     

绥芬河独塔单索面斜拉桥静载试验分析

该文对采用水平转体施工重量达14 000 t的绥芬河独塔单索面斜拉桥静载试验过程进行了阐述。重点介绍了在静载试验中,对各工况下主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量、主梁的截面应力进行的测试,并介绍了利用桥梁博士软件建立斜拉桥模型,计算出的各工况下的理论值。文章通过实测值与理论值对比分析表明:结构在试验荷载作用下处于弹性受力状态,主梁、主塔的强度、刚度性能良好,受力状况合理;斜拉索受力合理,疲劳影响小;桥跨结构的偏载效应不明显,横向刚度大;桥跨结构能够满足设计要求。同时还可以看出,该种类型桥梁应用平面程序进行分析计算时,要根据空间分析结果对翼板部分参与工作截面进行适当折减。     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

高疲劳抗力钢桥面板的疲劳问题Ⅰ：模型试验

正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题是制约桥梁工程可持续发展的关键难题，亟需发展具有高疲劳抗力的正交异性钢桥面板。同时引入纵肋与顶板新型双面焊构造细节和纵肋与横隔板新型交叉构造细节2类构造细节，提出了一种高疲劳抗力钢桥面板，设计了2个足尺节段模型，通过模型试验确定了纵肋与顶板传统单面焊构造细节和新型双面焊构造细节的疲劳开裂模式和疲劳性能，采用扫描电子显微镜（SEM）确定了单面焊构造细节焊根和双面焊构造细节焊趾的初始微裂纹尺度；研究了纵肋与横隔板传统交叉构造细节和新型交叉构造细节的疲劳开裂模式。研究结果表明：纵肋与顶板传统单面焊构造细节的疲劳裂纹起裂于顶板焊根并沿顶板厚度方向扩展，其疲劳强度为98.7 MPa，新型双面焊构造细节的疲劳裂纹起裂于顶板内侧焊趾并沿顶板厚度方向扩展，其疲劳强度为123.2 MPa；传统单面焊构造细节焊根的初始微裂纹尺度显著大于新型双面焊构造细节焊趾的初始微裂纹尺度，初始微裂纹尺度的差异是2种开裂模式的疲劳抗力存在显著差异的主要原因；纵肋与横隔板传统交叉构造细节的疲劳裂纹起裂于纵肋腹板焊缝端部焊趾并沿纵肋腹板扩展，新型交叉构造细节的疲劳裂纹起裂于纵肋底板焊缝端部焊趾并沿纵肋底板扩展，2类构造细节的起裂次数基本一致，但新型交叉构造细节的疲劳裂纹扩展速率远低于传统构造细节；相同加载条件下，高疲劳抗力钢桥面板结构体系的疲劳寿命显著优于传统钢桥面板结构体系。     

基于等效结构应力法的正交异性钢桥面板体系疲劳抗力评估

正交异性钢桥面板的疲劳问题属于多疲劳失效模式下的结构体系疲劳问题,为研究其结构体系的疲劳失效模式和疲劳抗力,以典型的正交异性钢桥面板为研究对象,提出基于主导疲劳失效模式的结构体系疲劳抗力评估方法。由正交异性钢桥面板的重要疲劳失效模式入手,设计3组共8个足尺节段模型,通过疲劳试验研究确定纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节的重要疲劳失效模式及其实际疲劳抗力;基于所提出的结构体系疲劳抗力评估方法,探讨引入镦边纵肋和双面焊等新型构造细节条件下正交异性钢桥面板结构体系的疲劳抗力问题。研究结果表明：纵肋与顶板焊接细节主导疲劳失效模式为疲劳裂纹萌生于焊根并沿顶板厚度方向扩展,而纵肋与横隔板交叉构造细节主导疲劳失效模式为疲劳裂纹萌生于端部焊趾并沿纵肋腹板扩展;初始制造缺陷会显著降低正交异性钢桥面板重要疲劳失效模式的疲劳抗力并导致疲劳失效模式迁移;对于正交异性钢桥面板的结构体系而言,引入新型镦边纵肋与顶板焊接细节无法提高结构体系的疲劳抗力;而引入纵肋与顶板新型双面焊细节,可使结构体系的主导疲劳失效模式迁移至顶板焊趾或纵肋与横隔板交叉构造细节,结构体系的疲劳抗力得到显著提高。