大跨径曲线斜拉桥主梁有限元模拟方法

大跨径斜拉桥总体计算与全桥施工控制的有限元分析,主梁通常采用单主梁的"鱼骨"简化模型来模拟。而对于大跨度曲线斜拉桥,尤其是采用π型截面主梁,"鱼骨"简化模型存在不能准确模拟桥梁的横向受力、扭转受力、剪力滞特性等缺点,无法全面真实地反映主梁的施工与运营全过程受力学特性;本文提出了以板单元模拟桥面板、梁单元模拟两个边肋和横隔梁的方法来模拟π型截面主梁(下文中简称"梁板组合模型");同时,以刚果(布)滨河大道平曲线斜拉桥为研究对象,考虑了该桥的实际施工特点,结合施工过程中各种因素(如浇筑新梁段、张拉预应力钢束、混凝土收缩徐变等)的影响,针对两种主梁有限元模拟方法进行了全面的对比研究。其结果表明:"梁板组合模型"更能够反映平曲线斜拉桥的重要力学行为和受力特点。     

用BEAM18x单元替代三主梁力学模型

三主梁模型考虑截面的翘曲刚度，能准确计算结构的扭转频率，可用于模拟斜拉桥开口截面主梁。三主梁模型适用于结构动力特性分析．但不能直接用作动力分析模型。在ANSYS软件中以BEAM18x单元建立单主梁模型，以替代三主梁模型。经算例验证．该方法建模简单，计算精度高。     

箱桁组合梁铁路斜拉桥动力特性有限元建模方法研究

为实现箱桁组合梁铁路斜拉桥动力特性的精准模拟计算,对箱桁组合梁开口断面斜拉桥空间杆系模型、空间板梁组合模型和空间板壳模型3种有限元建模方法进行研究。以某跨径布置为(98+140+406+406+140+98)m的三塔双主跨箱桁组合梁铁路斜拉桥为背景,采用子空间迭代方法对比分析了不同模型的模态特性,并在此基础上计算了不同模型主梁单位长度的等效质量及其惯性矩。研究结果表明:3种模型计算得到的模态分析结果基本吻合,空间板梁组合模型和空间板壳模型得到的频率及主梁等效质量基本相同,但空间杆系模型不能准确得到高阶侧弯模态的主梁等效均布质量。作为特例,进一步对无桁架钢箱梁开口断面斜拉桥的动力特性进行分析,结果表明:空间板梁组合模型和空间板壳模型吻合良好,但空间杆系模型得到的1阶扭转模态下的主梁等效均布质量惯性矩误差接近9%;桁架对主梁的侧弯基频影响较小,但能提高主梁的竖弯基频和扭转基频,有利于桥梁抗风。     

断面类型对斜拉桥动力特性的影响

为了研究不同主梁断面形式对斜拉桥动力特性的影响程度,通过建立有限元模型对基频进行计算,对比了不同断面类型在风荷载作用下的结构动力特性。结果表明:不同的主梁断面类型主要影响主梁振型的出现次序及频率大小,而在相同截面尺寸下,闭口断面类型的桥梁在竖弯、侧弯、扭转等方面的频率比开口断面均有很大提升。     

大跨径钢-UHPC轻型组合梁斜拉桥力学与经济性能研究

为解决传统大跨径斜拉桥中钢主梁存在的桥面铺装易损,钢面板疲劳破坏等问题,提出了两种轻型组合梁方案。建立了主跨1 100 m的传统钢主梁斜拉桥和两种轻型组合梁斜拉桥的有限元计算模型,对三种方案的静力性能、动力特性和经济性能进行了分析比较。结果表明:在力学性能方面,两种轻型组合梁在大跨径斜拉桥中的应用是可行的;三种方案的初始建设造价相近,从全寿命角度来看,两种轻型组合梁斜拉桥的经济性能明显优于传统钢主梁斜拉桥。     

使用钢管主梁的斜拉桥的静力和空气动力研究

推荐了2种使用钢管主梁及正交异性钢板桥面的新型斜拉桥:具有双面索的双钢管主梁桥和具有单面索的三钢管主梁桥.采用新桥式设计了主跨500 m的斜拉桥,并通过静力分析验证了其可行性.通过风洞试验了解桥梁的空气动力特性,对于双钢管主梁桥模型,在风速超过75 m/s(攻角α＝0°、+3°)时发生扭转颤振;对于三钢管主梁桥模型,在风速超过115 m/s时发生扭转颤振,显示出超强的空气动力稳定性.通过计算机渲染和木模型研究了该桥型的美学,结果显示,此新型斜拉桥不仅结构比例合适,而且很有吸引力、与周围环境协调.     

开口截面主梁斜拉桥动力分析模型的建立

以李家沙斜拉桥为实例,针对开口截面主梁斜拉桥的结构特点,研究其动力分析模型的建立方法,提出了一种基于梁格法的等效横向刚度横向连接的双主梁模型,并利用MIDAS/Civil软件建立不同空间梁单元动力分析模型进行分析比较,验证了所提出的基于梁格法等效横向刚度横向连接双主梁模型的计算准确性和实用性。     

无背索斜拉桥结构设计与施工

无背索斜拉桥是一种新型斜拉桥,其造型独特,且极具视觉冲击,适合于对景观要求较高的城市桥梁。为了全面了解其结构构造、受力特点及动力特性,以某无背索斜拉桥方案设计为例,详细介绍了主塔、主梁、拉索等主要构件结构设计,并通过建立三维有限元模型,分析了其动力特性与稳定性。结果表明,一阶失稳模态为主塔侧弯,其稳定系数偏高,主塔截面仍有优化空间。另外,分析了无背索斜拉桥的斜塔倾角及主梁截面形式选取等关键技术问题,并介绍了无背索斜拉桥施工方法     

混凝土斜拉桥箱梁强受扭损伤试验研究

某大跨斜拉桥主梁采用预应力混凝土箱梁,在施工过程中因火灾烧断主梁一侧9根斜拉索导致主梁强受扭损伤。为研究主梁强受扭损伤后的受力性能,设计制作相似比为1∶4的节段模型进行强受扭损伤模拟试验,并采用有限元程序Abaqus对模型梁的受扭损伤过程进行模拟分析,研究断索后主梁的强受扭损伤状态,评估主梁损伤后的抗扭承载力及索力恢复后的弯曲性能。结果表明:模型梁强受扭损伤后的裂缝宽度、间距和角度与实桥高度相似,与有限元计算的损伤状态也一致;模型梁实测扭转变形与计算扭转变形及实桥控制截面扭转变形吻合较好;实桥断索时主梁所受最大扭矩荷载约为其抗扭承载力的75%;索力恢复后,主梁的抗弯刚度有所下降,但对体系刚度影响有限,可加固修复。     

独塔单索面混合梁斜拉桥偏载扭转效应分析

为研究单索面混合梁斜拉桥扭转效应影响,以佛山市顺德区容桂特大桥(跨径组成为136 m+254 m)为背景,利用通用软件MIDAS Civil建立独塔单索面混合梁斜拉桥壳、梁混合单元有限元模型,分别提取对称荷载与偏载作用下主跨钢箱梁与边跨混凝土箱梁的控制截面应力及位移进行比较分析.结果表明,该桥主梁偏载扭转效应明显,活载分析采用常规设计1.15偏载系数偏不安全,建议适当放大以保证设计安全性.     

混凝土斜拉桥整体稳定性的有限元模拟及参数分析

以工程实际的一座混凝土斜拉桥为研究对象,对结构的刚度、质量、边界条件以及几何非线性、材料非线性的处理做了详细介绍,分别建立单主梁和双主梁模型对成桥运营阶段的整体稳定性进行比较分析；通过模拟有无索塔上横梁、塔梁之间横向连接刚度、墩梁之间的横向连接刚度以及采用梁板式主梁替代分离式双箱梁,讨论了不同横向刚度和不同主梁断面形式对混凝土斜拉桥整体稳定性的影响,并提出了有益建议.     

波形钢腹板矮塔斜拉桥静力特性分析

分别以主跨180 m的波形钢腹板矮塔斜拉桥和PC箱梁矮塔斜拉桥为研究对象,通过数值模拟分析,比较2种不同主梁的矮塔斜拉桥在恒裁、预应力荷载以及温度荷载作用下结构的受力特性.结果表明,与PC箱梁矮塔斜拉桥相比,虽然波形钢腹板矮塔斜拉桥由混凝土收缩徐变引起主梁钢束预应力损失大,但其主梁的预应力效率更高,成桥状态下预应力储备...     

拉索调整对曲线形部分斜拉桥主梁扭转的影响

为研究曲线形部分斜拉桥的扭转受力性能,建立了考虑悬臂浇筑施工全过程的有限元模型,分析了主梁在永久作用和可变作用下的主梁扭矩分布规律以及扭矩与中跨圆心角的关系。在此基础上提出了调整曲线内外侧斜拉索的面积和索力分布以改善曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布的方法,并对此进行了实例验证。分析结果表明：拉索调整是一种改善曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布的有效方法。     

刚果(布)小曲线平弯斜拉桥斜拉索张拉力敏感性分析

结合刚果(布)布拉柴沿河大道项目小曲线平弯斜拉桥的工程实例,利用大型空间有限元软件对斜拉索张拉施工误差进行了施工数值模拟,针对平弯斜拉桥空间变形的特性,分析了不同状况下斜拉索张拉力对小曲线平弯斜拉桥主梁扭转位移、成桥索力以及主梁应力的影响,并据此提出了斜拉索张拉施工时相对应的控制措施。     

大跨度矮塔斜拉桥动力特性研究

通过对常山矮塔斜拉桥进行有限元结构分析,计算出该桥自振特性并进行分析研究;同时通过修改主梁、主塔及主墩的连接方式来模拟不同结构体系矮塔斜拉桥,并对三种不同结构体系矮塔斜拉桥的动力特性对比分析;对地震作用下内力最大的4号桥墩底截面,采用加州大学伯克利分校开发的UC-Fyber桥梁抗震屈曲分析专用软件对其屈曲承载力进行了验算。     

混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

金马大桥斜拉桥与刚构桥接头部位构造及受力分析

金马大桥是一座斜拉桥与T构的协作体系结构,斜拉桥的主梁采用梁板结构而T构采用箱形截面.两种不同截面形式的连接是否合理成为该种结构体系是否可行的关键.对接头部位的构造进行了分析,提出一种合理的接头构造形式并对其受力做了分析,采用了有限元法与光弹试验相结合的方法,证明了接头受力的合理性,为设计提供了依据.     

混凝土斜拉桥动力有限元建模与模型修正

为建立准确可靠的混凝土斜拉桥动力基准有限元模型,对1座大比例(1∶15)Ⅱ形截面主梁混凝土斜拉桥试验模型进行了模态测试,分别采用单主梁模式、三主梁模式、梁壳模式和实体模式建立了斜拉桥的初始动力有限元模型;以实测数据为依据,采用基于灵敏度的模型修正技术分别对以上初始有限元模型进行了修正,将修正前后的动力特性计算值与实测数据进行对比,讨论了不同模式建模方法的计算精度和模型修正效果,以及有限元建模的误差来源和模型修正的相关问题.结果表明:初始有限元模型计算误差主要是由建模误差和参数误差引起的;梁单元模型在建模方面有局限性,应根据不同的结构特点和分析目标建立相应的有限元模型;模型修正应与试验相结合,对引起有限元模型计算误差的各种因素进行全面的考虑,正确处理,才能得到符合实际的基准有限元模型.     

预应力混凝土斜拉桥主梁边箱足尺模型试验

滨州黄河大桥主桥是3塔预应力混凝土斜拉桥,主梁是预应力混凝土箱梁。主梁标准段采用带分离式双边箱截面形式,两边箱之间由桥面板和横隔梁相连,横隔梁结构设置了横向预应力钢束。采用空间有限单元法,建立主梁标准节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析。通过标准梁段足尺模型试验,观测试验模型测点的应变以及模型表面混凝土裂缝的情况。     

考虑索力随机的斜拉桥结构分析

针对斜拉桥结构是索力敏感体系,但是索力随机对斜拉桥结构特性的影响一直缺乏定量分析的问题,结合蒙特卡罗方法、找形方法和调索方法,首次提出了一种考虑索力随机的斜拉桥结构分析方法,并针对某一辐射型疏索体系斜拉桥,分析了斜拉索索力随机对其结构静力性能的影响。计算结果表明:索力变异2%引起的主梁截面弯矩变异为30%~50%,引起的主梁截面应力变异在11.42%左右,引起的跨中挠度变异在440.25%左右;索力变异2%引起的挠度变化大于结构截面应力的变化;索力变异对结构的影响还表现在对于不同的索力样本,结构的最大或最小弯矩截面的位置在随机变化,交替出现在某些特定的截面上。