玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁抗弯性能的研究

通过GFRP筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的破坏试验,对GFRP筋混凝土梁跨中荷载挠度等受力变形规律进行了试验研究.讨论了GFRP筋混凝土梁有限元建模计算的方法,参照普通钢筋混凝土梁的有限元模型,采用线弹性本构关系模型,对不同配筋率的GFRP筋混凝土抗弯性能进行了计算研究.结果表明,GFRP筋混凝土梁的跨中荷载挠度曲线在...     

浅埋隧道管棚支护的力学分析

文章以土与基础的相互作用理论为基础,建立了基于双参数模型的管棚支护结构与围岩相互作用模型,推导了管棚结构的挠度方程、转角方程、弯矩方程及地基反力方程,分析了工况转换过程中,管棚支护体系的受力特性。并通过实例计算,得出了某隧道在管棚支护下的挠度曲线、地基反力,同时将管棚结构扰度计算结果与实际测试进行了比较,结果吻合较好。     

钢主梁双伸臂梁横向荷载作用下的稳定承载力研究

采用能量法对钢主梁双伸臂梁受横向荷载时的稳定承载力进行研究,推导了双伸臂梁受横向荷载时的临界弯矩近似计算公式;同时用ANSYS有限元程序建立双伸臂梁有限元模型,并进行弹性弯扭屈曲分析,将其分析结果与理论计算结果进行对比,结果表明推导的临界弯矩近似计算公式满足工程所需计算精度;分析了双伸臂梁稳定承载力随荷载比、简支跨跨度、悬伸比及荷载作用位置的影响规律。     

隧道洞内管棚超前预支护力学行为的理论分析

为使管棚受力分析模型能更好地模拟管棚的实际受力状态，基于注浆加固区域的受力特性分析，提出了考虑注浆加固区整体性的管棚受力分析模型。考虑注浆加固区的整体性，对管棚超前支护体系进行受力特性分析，提出可表征注浆加固区整体性的特征参数。综合考虑管棚注浆加固区整体性的特征参数、开挖面前方松动岩土体的支撑作用以及初期支护变形滞后效应等因素的影响，将管棚划分为二次衬砌段、初期支护段、开挖无支护段、开挖面前方扰动段和未扰动段；基于Winkler弹性地基模型，建立可考虑管棚注浆加固区整体性影响的管棚受力分析模型，并推导了管棚挠度和内力的计算公式。通过工程实例的对比分析，考虑注浆加固区整体性的管棚受力分析模型的计算结果更接近实测数据，从而验证了构建管棚模型的合理性。基于建立的管棚受力分析模型，分析注浆加固区的整体性对管棚变形和内力的影响规律，结果表明加固区弹性模量可显著减小管棚的变形和内力。管棚的参数分析表明，在实际工程中，增加钢管直径不能有效降低管棚挠度和内力，减小管棚挠度和内力最有效的方法为合理布置管棚的安装间距和采取合理的注浆量。     

地铁明挖车站-市政桥梁合建结构的关键技术研究

地铁明挖车站和市政桥梁合建时,为同时满足2种不同类型构筑物的安全和使用功能要求,需对其中的关键技术难题进行分析研究,以采取合理可行的结构形式。依托成都地铁白佛桥明挖车站与其上部市政桥梁的建设,总结国内类似工程经验,根据工程特点确定桥梁承台与地铁车站顶板进行固结连接,桥梁跨度与地铁车站框架柱跨进行匹配,同时桥墩避开地铁车站端头井、换乘节点等复杂结构受力区域进行布设; 建立三维荷载-结构模型,计算分析上部桥梁荷载对地铁车站结构构件内力及变形的影响,并根据计算结果,对桥墩影响范围内的车站顶底板和侧墙的厚度及配筋进行增强,桥墩轴线下方的地铁车站框架柱采用型钢-混凝土组合结构,以满足合建结构的承载能力、变形、裂缝控制等要求。另外,选取LS-DYNA软件,采用非线性时程分析法对合建结构进行抗震计算分析,计算结果显示： 车站板、墙、梁等构件在支座处出现应力集中现象,各结构构件的承载力强度及变形均满足规范要求。     

基于Timoshenko梁的锚索框格结构内力与变形解析方法

预应力锚索框格梁广泛应用于公路岩土边坡加固。以往求解框格梁内力一般为倒梁法和弹性地基梁法，采用的梁模型多为Euler-Bernoulli梁，基本未考虑剪切变形引起梁的附加挠度以及梁体配筋对内力变形计算的影响。通过理论推导，得到了在Winkler弹性地基上于承受多处分布荷载的Timoshenko梁内布置拉、压双层钢筋时的内力与变形解析解，选取工程实例对Timoshenko梁解析解、Euler-Bernoulli梁解析解以及有限元数值仿真计算的内力与变形值进行对比，3种方法得到的内力与变形分布基本一致。Timoshenko梁解析解与数值仿真结果更为接近，Euler-Bernoulli梁解析解计算的梁体负弯矩及竖向变形值与其他方法存在一定差异。对比结果证明，提出的Timoshenko梁解析解在一定程度上提高了计算精度，计算方法较合理。     

不同弹性地基板的力学响应分析

以薄板理论为前提,通过汉克尔积分变换,推导在圆形均布荷载作用下k(文克勒)地基、E(半空间)地基,以及双参数地基3种不同弹性地基上无限大板的挠度和弯矩的解析解,得到在不同地基和荷载半径条件下荷载中心点的挠度系数、弯矩系数值,以及沿板半径方向的弯沉盆。分析3种地基模型及荷载半径对板力学响应量的影响差异。     

大跨径预应力混凝土盖梁主动托换参数分析与结构优化设计

为了探讨结构参数对大跨径预应力混凝土盖梁托换后的影响和盖梁截面的优化设计,对截面优化方法的比较和不同计算参数下截面的受力特性进行研究。以广河高速公路春岗互通主线桥右幅82~#墩为依托,采用MIDAS Civil建立有限元模型,分析墩梁连接方式、盖梁跨高比、墩刚度比和预应力钢束数量对盖梁挠度和内力的影响规律,结合ANSYS和MATLAB对盖梁进行截面优化。结果表明:在设计截面不变时,盖梁与墩的连接方式对挠度值的影响较小;在相同的连接方式下,盖梁跨高比对跨中截面的挠度和弯矩影响较大,墩刚度比对跨中截面的挠度和弯矩影响较小,预应力钢束数量对其跨中截面处的挠度和弯矩影响较大;两端固结的连接方式引起的挠度值和弯矩值略优于其它连接方式。ANSYS有限元软件和遗传算法优化的最终结果相接近,两者优化后的截面宽度相对误差为5%,高度相对误差为3%。     

浅埋下穿公路隧道管棚预支护机理及监测分析

针对软岩公路隧道施工中的超前管棚施作问题,采用双参数地基梁模型,分析了大断面浅埋软岩隧道超前管棚的受力机制,对比分析了工程中常用的Φ76和Φ108的2种超前管棚的支护效果,研究结果表明:①管棚的受力和变形主要集中在掌子面前4 m范围内,管棚的梁支撑作用效果明显,采用Φ108管棚比采用Φ76管棚的最大挠度减小约36%。②超前管棚将上部荷载传递到已开挖隧道初支结构及掌子面前方围岩,起到梁支撑的作用,从而提高掌子面围岩的稳定性,而采用Φ108管棚能承担更多的上部围岩压力,更好地控制围岩位移。应用上述管棚弹性地基梁模型,成功指导了云南大永高速公路大断面软岩公路隧道下穿既有公路工程,将Φ76管棚方案调整为Φ108管棚方案后,最大拱顶地表沉降值减少了38%,保障了整个下穿施工过程的安全顺利。     

叠合梁在使用极限状态的塑性

在使用极限状态，构件通常被认为是在弹性阶段工作的。从以前的大跨度结构试验分析得到的结果说明，在梁的挠度达到规范规定的使用极限状态限值以前，叠合梁有时会有塑性发展。这个现象与传统的使用极限状态假定并不相符，因为在设计规范中，挠度计算假冒设是弹性状态，采用弹性分析方法。在使用时，为了限制塑性的发展，梁的跨度与挠度之比作了严格的限制。如果在使用时允许了一定程度的塑性，就需要考虑采用放大系数来调整从弹性分析获得的挠度，以考虑塑性影响。阐述了梁的跨度-挠度比的限制原因以及放大系数的来源。     

基于板理论的公路混凝土槽形梁内力计算方法

为了研究适用于公路混凝土槽形梁行车道板内力的计算方法,将公路混凝土槽形梁比拟成带有边梁的弹性矩形薄板,考虑边梁的挠曲和扭转,运用功的互等定理,推导出槽形梁的挠曲面方程,求得行车道板弯矩及挠度的计算公式,提出了边梁抗弯刚度及抗扭刚度的合理计算方法。采用该方法对一足尺模型试验梁进行了计算,并分别采用有限条法、比拟板理论、梁理论对不同边梁高度的槽形梁模型在轮载作用下行车道板的内力进行了计算分析。研究结果表明：运用比拟板理论计算行车道板中部在轮载作用下的弯矩及挠度具有较高精度;相较于梁理论,比拟板理论可进一步反映截面尺寸变化对槽形梁内力的影响及其整体受力特点。     

预应力连续钢梁负弯矩区受力性能分析

为研究预应力连续钢梁负弯矩区受力性能,对开口截面三跨连续钢梁进行六点加载抗弯性能试验。利用有限元软件Ansys建立试验梁非线性分析模型模拟其抗弯过程,模型计算所得梁体挠度值和应力值与试验结果吻合良好,进而对负弯矩区进行进一步受力性能及影响因素分析。结果表明:试验梁处于弹性工作状态时,负弯矩区截面变形符合平截面假定;相较于普通连续钢梁,施加预应力使支座附近截面正应力明显减小;普通连续钢梁及预应力连续钢梁支座底板先达到屈服应力,随着荷载增加,梁体因挠度过大超过限值而不能继续承受更大荷载;当预应力不超过135kN时,合理增大预应力可提高预应力连续钢梁负弯矩区抗弯承载力;随着负弯矩区支座截面处钢束上调,支座附近顶板及底板正应力减小,顶板应力变化略明显,且越靠近支座位置减小值越大,顶板受拉段长度有所减小。     

曲线段上预应力混凝土T梁桥横隔梁受力分析

在对曲线段上预应力混凝土T梁桥设计方法进行介绍的基础上,建立了梁格模型,在对称和偏心车道及车辆荷载作用下对中横隔梁设置方式差异造成的影响进行计算比较分析,结果表明中横隔梁设置方式差异对桥梁结构受力状态影响很小,可忽略不计。另外,随着新规范的运用,采用车道荷载及车辆荷载加载对横隔梁进行受力分析,结果表明车道荷载加载结果与偏心压力法计算的横隔梁竖向弯矩结果相近,远大于车辆荷载加载所产生的竖向弯矩结果,对以后设计有一定的借鉴作用。     

空心板梁单板受力数值分析及挠度预警值设定

为了研究空心板桥结构出现单板受力现象后,大件运输车辆通行时的结构荷载效应及安全状态,通过运用Midas Civil软件建立装配式空心板桥梁格模型,利用梁格法建模中虚拟横梁高度折减系数αh变化来模拟单板受力现象,分析结果表明,当αh=70%时,单板受力梁板结构计算值与大件运输车辆通行跨中实测挠度值吻合。提出了挠度预警值的设定思路,对比单板受力前后荷载效应与结构抗力,单板受力后,单片板中活载效应产生的跨中弯矩增加约10%,部分板的效应组合大于抗力值,同时最大实测挠度达到预警值,结构处于不安全状态。本文为同类结构的分析评价提供依据。     

抗拔桩变形及对地铁车站结构计算影响分析

目前,对于地铁车站计算模型中抗拔桩的模拟方式存在局限性,不能反映真实的抗拔桩受力变形性状,对于车站结构的计算带来一定的偏差,造成结构配筋不合理。针对这一现状,提出对抗拔桩采用大刚度弹簧进行模拟,建立抗拔桩的荷载传递模型,推导基于轴向Winkler地基模型的抗拔桩弹性解答,得出模拟抗拔桩的弹簧刚度计算公式。在此基础上,将抗拔桩作为大刚度弹簧的计算模型和其他常用的几种抗拔桩模型进行详细说明,通过实例计算,对这几种模型对地铁车站结构的受力变形计算结果进行对比分析,得出各种模型的受力变形差异,为带抗拔桩的车站结构计算提供了指导。     

再生混凝土梁开裂弯矩与抗弯刚度计算方法

为研究再生混凝土梁的抗弯性能，验证公路桥梁规范中开裂弯矩与抗弯刚度的计算方法对再生混凝土梁的适用性，设计1根普通混凝土梁和2根再生骨料取代率分别为50%、100%的再生混凝土梁进行抗弯性能试验，并将试验值与规范计算值进行对比。结果表明：与普通混凝土梁相比，再生混凝土梁的开裂弯矩、屈服弯矩及极限弯矩均偏小，分别约为普通混凝土梁的66.0%、85.4%及88.3%，其中再生混凝土梁的开裂弯矩降低幅度最大；再生混凝土梁的跨中挠度随着再生骨料取代率的增加而增大，且大于普通混凝土梁的跨中挠度；按照公路桥梁规范的计算方法，再生混凝土梁的开裂弯矩计算值较试验值大25%左右，而跨中挠度计算值较试验值小10%左右，即公路桥梁规范的抗弯刚度计算值大于试验值；公路桥梁规范关于开裂弯矩和抗弯刚度的计算方法不直接适用于再生混凝土梁。利用国内外既有典型试验数据，分别对公路桥梁规范中开裂弯矩和抗弯刚度的计算方法进行修正，并对修正后的方法进行验证。修正后方法的计算值与试验值吻合较好，预测精度较高，可分别用于计算再生混凝土梁的开裂弯矩和抗弯刚度。     

大跨度异形结合梁设计与分析计算

广州内环线东山口立交中心一路西标段设计采用三跨预应力钢－混凝土结合梁结构，跨度布置（５０＋７０＋６０）ｍ，高跨度比为１／３２。简要介绍了该大跨度异形结合梁设计思路及分析计算方法，从中探讨了防止结合梁负弯矩区混凝土桥面板开裂的方法。     

叠合梁在使用极限状态的塑性

在使用极限状态,构件通常被认为是在弹性阶段工作的.从以前的大跨度结构试验分析得到的结果说明,在梁的挠度达到规范规定的使用极限状态限值以前,叠合梁有时会有塑性发展.这个现象与传统的使用极限状态假定并不相符,因为在设计规范中,挠度计算假设是弹性状态,采用弹性分析方法.在使用时,为了限制塑性的发展,梁的跨度与挠度之比作了严格的限制.如果在使用时允许出现一定程度的塑性,就需要考虑采用放大系数来调整从弹性分析获得的挠度,以考虑塑性影响.阐述了梁的跨度-挠度比的限制原因以及放大系数的来源.     

改进型简支装配式小箱梁设计及整体模型横向活载效应分析

以上海市大芦线为工程背景,介绍了改进型简支装配式小箱梁的构造特点,建立实体有限元模型,分析研究组合式小箱梁各片梁在不同偏载工况下的内力横向分布,量化对比横隔板对平衡弯矩横向不均匀分配的影响,得出了对于跨径22 m桥宽较窄的情况下,设置跨中横隔板对横向整体受力影响较小的结论。通过实体计算分析小箱梁整体模型在活载作用下的横向弯矩效应,得出了桥面板横向受弯以局部荷载效应为主,整体效应为次;集中荷载作用下的局部荷载效应明显,尤其是沿计算跨度方向的局部效应更为突出的结论。比较杆系模型与实体模型计算桥面板横向弯矩的误差,得出杆系模型结果偏于安全的结论。     

大角度斜拉桩计算方法及工程应用

针对现有预应力锚索抗滑桩使用空间受限的情况，提出一种大角度斜拉桩，结合Winker弹性地基梁理论和弹性支座法，为其建立力学计算模型。用桩锚变形协调条件，推导锚索拉力计算公式，并将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分，滑面以上部分按结构力学方法计算，滑面以下部分按Winker弹性地基梁法计算。通过Matlab编程实现锚索拉力、桩身内力及位移计算结果输出。采用Optum G2软件建立数值模型对理论模型进行验证，结果表明：计算方法能准确反映桩顶大角度斜拉桩的受力、变形特点，计算结果的精确程度取决于地基系数选取的合理性与准确性。最后，以重庆某基坑边坡工程为例，与普通抗滑桩进行对比分析，计算结果表明：大角度斜拉桩受力模式更加合理，大角度斜拉锚索可有效减小桩身弯矩、剪力、位移等，进而减小桩身截面尺寸、配筋和嵌固段长度。