大跨度上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定分析

失稳破坏是大跨度的上承式钢管混凝土拱桥破坏的形式之一,其危害性比强度破坏更大。针对目前对上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定研究较少的现状,以某大桥上承式钢管混凝土拱桥为对象,研究了大跨度上承式钢管混凝土拱桥的稳定问题,建立其空间有限元模型。对该大桥成桥阶段的力学性能进行线性、非线性稳定性分析,讨论了正对称偏心与反对称偏心对稳定系数的影响,研究结果表明考虑了正对称偏心或反对称偏心后,会引起非线性稳定系数变小,该结论对今后同类桥型的设计与施工有一定的参考价值。     

考虑初始几何缺陷的大跨度上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定研究

失稳破坏是大跨度的上承式钢管混凝土拱桥破坏的形式之一,其危害性往往比强度破坏更大.针对目前对上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定研究较少的现状,以一座上承式钢管混凝土拱桥为研究对象,建立其空间有限元模型,对该大桥进行非线性稳定性分析,讨论了正对称偏心与反对称偏心对稳定系数(SF)的影响.分析结果表明,考虑了正对称偏心或反对称偏心后,虽不会改变结构的失稳模态,但会引起荷载的SF变小,应当引起重视.     

钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算.在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中,针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序,在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数,非常方便且实用.在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析.     

钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算。在该方法中，对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型，该模型假定钢管与混凝土完全粘接，钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中，针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点，采用单元内设小元的方法(相当于子结构)，编制了非线性有限元程序，在该程序中，计算模型完全是基于小元层次进行的，比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成，单元节点的残余力由小元节点的残余力构成，故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数，非常方便且实用。在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上，还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析。     

中承式钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定性分析

基于U.L列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立钢管混凝土空间梁单元弹塑性刚度矩阵,并编制了钢管混凝土拱桥空间稳定分析方法及设计程序,采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间稳定性,探讨了材料非线性以及桥面以上拱肋之间加设横向风撑对其稳定安全系数的影响。     

某下承式钢管混凝土拱桥二类稳定分析研究

为研究下承式钢管混凝土拱桥二类稳定性问题,以某下承式钢管混凝土拱桥的方案设计为背景,利用大型分析软件ANSYS建立3个全桥有限元模型,其钢管混凝土材料分别采用统一理论法、组合截面法和双单元法进行模拟;探讨了二类稳定安全系数的评判标准,根据规范提出了二类稳定安全系数的判定计算方法。计算分析结果表明,统一理论法计算值偏大;组合截面法和双单元法能比较真实地模拟钢管混凝土材料,拱桥稳定性分析二者计算结果相近;该下承式钢管混凝土拱桥稳定性有保证。     

钢管混凝土拱肋滞回性能非线性有限元分析

考虑钢管混凝土中钢材与拉压区混凝土的非线性本构关系，引入几何非线性的影响，采用考虑截面特性的空间组合梁单元，建立钢管混凝土构件非线性有限元模型。首先对试验构件进行计算，与试验结果吻合较好，然后深入研究钢管混凝土拱肋竖向弯矩一曲率、纵桥向荷载一位移以及横桥向荷载一位移滞回关系，从中看出钢管混凝土拱肋具有良好的延性和吸能性质，并得出拱肋滞回性能的各种影响因素。     

钢管与核心混凝土之间的粘结单元及其应用

为了研究钢管混凝土拱桥钢管与核心混凝土之间的粘结性能,将双弹簧单元和四边形滑移单元用于模拟钢管与核心混凝土之间的粘结,对两种单元刚度矩阵中各非线性刚度系数的取值进行了讨论,应用两种粘结单元考虑材料非线性编制了有限元计算程序.以茅草街大桥为例用自编程序进行了分析计算,结果表明:在自重和车辆荷载作用下钢管与混凝土之间不会发生脱粘,钢管与核心混凝土之间基本没有相对滑移;在温度影响和收缩徐变作用下如果钢管与混凝土之间发生了脱粘,则在自重和车辆荷载作用下钢管与核心混凝土之间的相对滑移明显增大,整桥刚度降低,钢管最大应力增加,混凝土最大应力减小.     

大跨度钢管混凝土拱桥施工全过程稳定分析

以广西三岸邕江大桥为例,按施工顺序将整个中承式钢管混凝土拱桥离散成空间梁单元,对整个钢管混凝土拱桥施工过程的稳定进行了分析.本文所用方法和所得结果对大跨度钢管混凝土拱桥设计和施工的稳定分析都具有一定的实用价值.     

大跨度钢管混凝土拱桥施工全过程稳定分析

以广西三岸邕江大桥为例，按施工顺序将整个中承式钢管混凝土拱桥离散成空间梁单元，对整个钢管混凝土拱桥施工过程的稳定进行了分析。本文所用方法和所得结果对大跨度钢管混凝土拱桥设计和施工的稳定分析都具有一定的实用价值。     

哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法研究

以中承式钢管混凝土拱桥———江山市城中大桥为工程背景,对哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法进行研究,对于钢管混凝土拱肋的简化计算,目前常采用换算截面法和统一模量法,应用这两种方法分别建立平面有限元模型,同时,采用大型通用有限元程序,根据实际截面建立空间有限元模型,对这几种方法计算所得的理论值以及成桥荷载试验所得的实测值进行分析比较,为该类桥梁的计算提供参考。     

两种钢管混凝土实体拱桥力学性能的对比分析

进行钢管混凝土实体(哑铃形和单圆管)拱桥的力学性能的有限元分析和对比,并研究拱肋横撑对两种实体拱桥的动力性能和稳定性能的影响。研究表明,对钢管混凝土实体拱桥进行整体设计时,应主要从静力方面考虑拱肋刚度的选取,哑铃形的静力性能优于单圆管;拱肋横撑的数量和形式主要影响结构整体横向刚度,"K"形横撑对面外动力性能的影响要大得多;从稳定性方面考虑,单圆管优于哑铃形。     

桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥车辆振动的影响

由路面平整度能量谱密度函数得到桥面平整度不规则形状沿纵向分布函数,分析不同等级桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥的车辆振动的影响。提出一种车—桥振动简化计算方法,该方法在建立桥的有限元模型时,将车辆的动力性能与桥面平整度对桥梁振动的影响加入到外载荷中,简化了振动分析过程,可用于确定不同等级桥面下的汽车荷载冲击系数取值,为大跨度钢管混凝土拱桥的设计和养护提供参考。     

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。     

钢管混凝土拱桥的三维弹塑性地震反应理论分析

为了对钢管混凝土拱桥的抗震性能进行更加深入的了解,提出基于“统一理论”的钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析方法。首先利用钢管混凝土构件“统一理论”双线性力-变形关系,运用集中塑性铰模型,建立了钢管混凝土构件梁柱单元,在此基础上开发一钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析程序。使用DRAIN-2D和笔者开发的程序共同对一单拱模型进行计算,验证了程序的正确性。     

钢管微膨胀混凝土轴压短柱长期变形研究

针对钢管混凝土拱桥中普遍采用的钢管微膨胀高性能混凝土,考虑轴压比、加载龄期等因素的影响,进行了圆钢管微膨胀混凝土轴心受压短柱的长期变形试验研究。采用逐步积分法,将5种不同混凝土收缩、徐变模型进行适当修正,应用于钢管微膨胀混凝土轴心受压短柱的长期变形分析,并将分析结果与试验结果进行对比。分析了含钢率、加载龄期、持荷时间、混凝土强度等因素对钢管微膨胀混凝土构件长期静力性能的影响。研究结果表明:修正后的EC2,MC90及AFREM模型在分析加载龄期不超过28d的钢管微膨胀混凝土构件在轴向荷载作用下的长期变形性能时具有较高的精度;核心混凝土时效作用对钢管微膨胀混凝土构件长期静力响应的影响显著。     

钢管混凝土拱桥车振性能分析

从结构基频、车辆荷载冲击系数和舒适性等方面对钢管混凝土拱桥的车振性能进行分析。应用统计分析方法研究表明，钢管混凝土拱桥的面内基频约为钢拱桥的1．33倍，同时给出了面内基频的简化计算公式。收集了多座钢管混凝土拱桥的实测冲击系数，与现行各国规范进行了比较分析，并通过对实测数据的回归分析，得出钢管混凝土拱桥冲击系数的简化计算公式，可供钢管混凝土拱桥初步设计时冲击系数估算应用。最后对钢管混凝土拱桥的舒适性评价指标进行了探讨，振动速度和振动加速度等动力参数可以较好地反应出钢管混凝土拱桥在汽车荷载通过时的振动情况与振感。     

大跨度钢管混凝土窄拱桥的设计实践探索

以大连理工大学桥梁工程研究所近年来设计的钢管混凝土拱桥为工程背景,介绍了在大跨度窄桥设计、施工中所采用到的一些新的设计方法,对大跨度钢管混凝土窄拱桥的关键技术问题、尤其是拱桥稳定性问题进行了深入地研究分析,结论表明单片桁架式钢管混凝土拱桥在大跨度窄桥中应用是合理的,并且具有一定的优越性。     

基于强度和延性的钢管混凝土拱桥抗震性能评估方法

为评估并量化钢管混凝土(CFST)拱桥的抗震性能,提出了基于强度和延性的抗震性能评估方法。首先通过有限元分别计算CFST拱桥各构件(弦杆、腹杆、吊杆、横向联系、吊杆横梁和桥面纵梁)在重力代表值和小地震(0.05g)作用下的内力,然后根据各构件的破坏模式计算其极限承载力、延性比和地震作用折减系数,最后通过屈服地面运动加速度与地震作用折减系数相乘获得各构件的抗震能力A c,桥梁整体的抗震能力即为各构件最小的抗震能力A c。以大跨度中承式CFST拱桥——广西平南三桥(主跨575 m)为背景,采用该方法评估其抗震能力,将其抗震能力指标进行量化,结果表明其抗震加速度代表值为0.171g,满足Ⅶ度抗震设防目标。