基于梁格理论的刚架拱桥分析建模方法及应用研究

刚架拱桥具有刚度大、质量轻、构件少、整体性好、施工简便、造价低、造型美观等优点,在既有桥梁中仍大量存在,尤其浙南地区有大量的该类型拱桥结构。随着我省交通的快速发展以及既有该类型桥梁使用年限的增加,许多既有刚架拱桥出现结构破损、老化、开裂,甚至有些桥梁结构跨中挠度较大等病害。基于交通流量的增加和刚架拱桥该类结构本身承载能力偏低等因素,与其它结构桥梁相比,该类型的桥梁病害出现频率较高,既有该类桥梁的承载能力明显下降,甚至某些桥梁已成为危桥,如果不尽早采取措施,很有可能会造成桥梁失效致灾事故的发生。为评估该类桥梁结构的承载能力,以某既有刚架拱桥为研究对象,利用梁格等效原理,阐述了基于梁格理论的有限元模拟分析模型的构建,并利用有限元程序软件对其进行静力行为分析应用研究,研究结果为该类桥梁的结构分析及承载能力评价具有一定的应用价值和理论参考。     

梁格法在曲线连续箱梁桥荷载试验计算分析中的应用

利用有限元单梁法与梁格法建立云南某曲线连续箱梁桥计算模型,从支反力、结构应力、结构挠度三方面对单梁模型和梁格模型的计算结果进行对比分析,并与桥梁荷载试验实测结果进行对比,分析这两种计算方法的准确性。结果表明梁格法的准确性比单梁法高,且可有效满足桥梁荷载试验所需结构内力和挠度的取值,是曲线梁桥结构分析的一种有效方法。     

基于平面梁格模型的异形连续梁桥结构分析与验证

为探究平面梁格模型应用于异形连续梁桥结构的合理性,以合肥市郎溪路15联主线桥梁为工程背景,采用Midas/Civil和ANSYS有限元软件分别建立平面梁格模型与实体单元精细化模型。以实体单元精细化模型的计算结果为准则,考虑自重与二期恒载作用,将两种模型的挠度与应力计算结果进行对比,来探讨平面梁格模型的合理性。研究结果表明:仅考虑自重与二期恒载作用,平面梁格模型与实体单元模型的误差随着横桥向中腹板向边腹板过渡而逐渐增大;整体挠度由连续梁边跨跨中处边腹板的竖向挠度控制设计,截面上缘应力由桥梁中腹板控制设计,截面下缘应力由桥梁边腹板控制设计;平面梁格模型的挠度与应力计算结果偏于安全。     

梁格结构与梁板结构计算比较分析

结合具体工程实例,分别建立某格构式桥梁的梁格结构模型和梁板结构模型,计算了两者的挠度值及应变值,并和现场实测值进行对比分析,结果表明：较梁格结构模型而言,梁板结构模型计算挠度值更接近实测值,能充分模拟结构整体刚度;梁格结构、梁板结构模型计算应变值和实测值均有较大差异。     

连续T形梁桥梁格法分析及梁格模型修正研究

采用梁格理论对某连续T形梁桥进行结构分析计算,用Midas/Civil和Midas/FEA分别建立增设虚拟横梁的梁格模型和实体模型,通过对梁格模型、实体模型、刚接梁法、比拟正交异性板法(G-M法)计算得到的结果与荷载试验现场实测数据相互对比分析,提出连续T形梁桥梁格模型的虚拟横梁截面参数取值建议。结果表明:梁格法简单易行,且计算精度能够满足一般工程要求。在此基础上重点分析桥面铺装、普通钢筋和预应力筋以及防撞护栏对连续T形梁桥结构整体的影响,给出了梁格模型的修正方法和建议,使梁格模型更加精细化,能够更加真实可靠地反映桥梁整体状况。     

基于梁格法的大曲率箱梁桥力学特性研究

文中以某工程匝道立交桥为背景,分析大曲率箱梁桥结构的力学特性。首先介绍大曲率箱梁桥在单梁、梁格2种模型下的纵向弯矩、扭矩、剪力、支反力及挠度分布特性,其次以梁格模型进一步分析结构在不同曲率半径、桥宽、跨径、支承形式等参数变化下的力学分布特性。     

基于梁格法的预制箱梁横向刚度模拟研究

为准确模拟预制箱梁空间梁格模型的横向刚度,以准兴重载高速公路魏家村中桥右幅桥为背景,研究预制箱梁空间梁格模型中虚梁形式对横向刚度的影响。该桥为4×20m预制混凝土连续箱梁桥,按交工静载试验满载加载,测试主梁的应变和挠度;采用MIDAS Civil软件建立3种虚梁形式的主梁空间梁格模型,计算设计荷载和试验荷载下主梁弯矩、最大正弯矩工况下主梁的应变和挠度以及相应校验系数,并与试验结果进行对比。结果表明:空间梁格模型的横向刚度随虚梁刚域长度的增加、虚梁有效长度的减小而增大,且将虚梁自纵梁中心开始到纵梁腹板内侧边缘为止设置为梁端刚域时,空间梁格模型模拟的横向刚度与实际桥梁的横向刚度最为接近。     

基于有限元数值模拟的新下花桥静载试验分析

对桥梁结构进行静载试验,是各类桥梁施工质量控制与评定中的重要环节。文中利用有限元软件建立新下花桥梁格有限元模型进行数值模拟,基于有限元分析结果,开展现场静载试验,通过将挠度和应变试验结果与理论结果的比较,对该桥的承载能力和工作状况作出评价。     

连续梁桥底板横向裂缝参数对其结构影响研究

连续梁桥的裂缝问题越来越严重,它影响了桥梁的耐久性和结构承载力。为了掌握裂缝参数对箱梁结构的影响,进而为既有桥梁安全性能的评定和加固提供依据,对此,以某连续梁桥为例,以箱梁底板裂缝开裂宽度、开裂深度为参数,运用Ansys模型分析以上裂缝参数变化对梁体应力和挠度的影响。     

基于响应面法的大跨V形刚构桥参数识别研究

大跨度预应力混凝土V形刚构桥桥梁线形对桥梁受力影响很大,而结构参数的取值对预拱度的预测影响较大,在施工监控过程中需根据施工现场监测数据进行结构参数调整。首次提出基于响应面法的针对大跨混凝土V形刚构桥进行施工监控的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和结构参数调整。并以实际工程为例,采用Box2Behnken试验设计方法,选择影响成桥线形的主要结构参数作为自变量,关键截面的挠度值为因变量,利用显式响应面函数拟合结构静力响应值与结构参数之间复杂的隐式关系。然后根据施工过程中的实测挠度数据进行结构参数识别,再进行后期的预拱度预测,实现前期预测和后期调整相结合,工程实例表明该方法能够在施工控制过程中有效地进行参数识别,得到大跨V形混凝土刚构桥的理想线形。     

验证荷载条件下既有梁桥可靠度分析

分析了抗力服从不同先验分布时其后验分布的数字特征变化规律,建立了验证荷载条件下的抗力概率模型;结合条件概率的方法,建立了验证荷载条件下的结构可靠指标计算公式.并从验证荷载前后结构功能函数相关系数、验证荷载取值等方面对一实例桥梁进行了可靠度分析,同时研究了恒载参数、活载参数对考虑验证荷载的既有桥梁结构可靠度的影响.结果表...     

江界河大桥病害检测及成因分析

对运营20余年的江界河大桥外观病害进行全面检测,获得该桥的技术状况等级。使用桥梁博士软件对该桥结构进行有限元分析,确定其静动载试验的各种最不利工况及加载载位,并根据其现场静动载试验,得出其各加载工况下的相应挠度、应变等参数。基于病害检测结果对桥梁承载能力进行评定,并对该桥的病害成因进行分析。     

钢管混凝土拱桥的挠度限值研究

为了分析挠度限值是否能控制钢管混凝土拱桥结构的振动,在对桥梁活载挠度限值研究进行回顾的基础上,以3座不同结构形式的钢管混凝土拱桥为典型算例,分别采用挠度限值和动力参数限值对钢管混凝土拱桥的行车舒适性进行了分析。分析结果表明:挠度限值并不能有效地反映在活载作用下的实际振动和振感;建议在钢管混凝土拱桥的设计中,采用振动参数控制法取代活载挠度限值法来评价和控制钢管混凝土拱桥的行车舒适性。     

面向桥梁工程的响应面技术在有限元模型修正中的应用探讨

以某一桥梁模型为对象,基于响应面模型的损伤识别法对桥梁结构的模型进行优化求解,采用D最优设计进行桥梁结构模型修正,选择时域和频域特征参数作为拟合响应面输出。利用design expert 8.0软件进行方差分析,对参数进行显著性检验,剔除样无关变量,对剩余参数进行回归分析拟合二次多项式响应模型。研究结果表明:通过响应面技术对初始有限元模型进行修正,对比修正值与实测值的频率取值与实测值趋于一致,频率相对误差值在1%以内,挠度修正误差在2%以内,修正精度满足实际使用要求。     

钢束对空心板桥梁横向分布系数的影响

空心板梁桥的横向分布系数对其结构设计至关重要,常规计算中不计入钢束对其影响.鉴于钢束会提高板梁的竖向刚度,研究了钢束对空心板梁桥横向分布系数的影响.以一跨有19片空心板梁为例,基于迈达斯(Midas Civil)建立桥梁上部结构的梁格模型;对空心板钢束的数量进行适当调整,通过跨中挠度求解移动荷载的横向分布系数,并与桥博计算结果进行对比,得出相关结论.     

中小跨径桥梁早期典型病害分析及养护策略研究

以上海市中、小跨径桥梁为研究对象,进行运营早期阶段的病害养护研究。通过统计0～30年内典型桥梁样本,分析中、小跨径桥梁的主要结构形式;然后考虑病害的发生比例及其对桥梁结构性能、行车安全性及舒适性的影响,确定了运营早期阶段的典型病害;在此基础上进一步分析病害发生比例随运营年限的变化规律,制定了针对早期典型病害的养护策略,用于指导桥梁的管理与维护。     

小半径曲线段铁路槽型梁力学性能及计算模型研究

为研究小半径曲线段槽型梁的受力和变形性能,并探讨该类桥梁简单实用的结构计算方法,以位于半径为300m曲线上的铁路槽型梁桥为对象进行分析。采用ANSYS 13.0建立槽型梁空间模型,计算分析其支座反力、纵向和横向正应力及竖向挠度特性,并对单梁、梁格和实体模型对其结构性能分析的适用性进行对比。结果表明:该小半径曲线区段槽型梁结构强度和刚度均满足规范要求;结构受力和变形呈现明显的空间特性和弯扭耦合效应;梁格模型能反映曲线区段槽型梁的纵向受力和空间变形特征,可作为曲线段槽型梁桥结构设计计算的实用方法。     

体外预应力桥梁现场荷载试验研究

对某高速公路体外预应力试验桥进行了现场静力荷载试验,详细介绍了荷载试验的全过程,获得了该桥在三级加载状态下的各控制点的挠度值和应变值等力学性能指标.通过桥梁专业软件MIDAS/Civil进行有限元建模,得出了对应工况下的理论计算值,并与实测值进行比较分析,对桥梁的整体性能和结构安全做出了评价.同时,利用磁通量传感器对体外索索力进行了检测,得出了索力基本不随加载级别变化.试验进一步证明了体外预应力桥梁设计方法和相关设计参数取值的正确性,对于完善体外预应力桥梁的设计方法和积累体外预应力桥梁实桥荷载试验技术资料具有重要意义.     

结构参数对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的影响

为研究结构参数对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的影响,以某跨径为2×125 m的下承式钢管混凝土拱桥为例进行分析。采用ANSYS建立该桥模型,计算桥梁前6阶自振频率及相应振型,计算结果表明:该桥型的振动既有单独的面内和单独的面外振动,也有面内和面外的振动耦合。分析主拱圈含钢率、风撑截面积及布置形式、拱肋面内初始挠度、桥面宽度、矢跨比等结构参数对该桥动力特性的影响,分析结果表明:增加主拱圈含钢率、合理设置风撑和适当降低矢跨比能有效提高下承式钢管混凝土拱桥的结构刚度;拱肋面内初始挠度对结构动力性能影响可以忽略不计;桥面过宽会降低结构刚度,需要适当加强结构的横向联系。     

异型系杆拱桥关键设计参数分析

以某座位于城市核心区的异型系杆拱桥为例,对该桥的矢跨比、主拱刚度、纵、横梁布置形式等参数进行设计分析,研究了该类型系杆拱桥的受力机制和设计特点,明确了该类型桥梁关键设计参数的取值原则,可为同类型桥梁结构体系设计提供参考。