大跨度扁平钢箱梁斜拉桥主梁横隔板局部应力分析

介绍了扁平钢箱梁中横隔板的3种基本构造形式及受力特点;以广州珠江黄埔大桥北汊桥为工程背景,根据流线形钢箱梁横隔板的结构受力特点,建立梁段空间仿真模型,分析施工阶段在桥面吊机支点力作用下,整体横隔板的空间结构行为。通过比较横隔板在局部竖向加劲肋设置前后的局部应力分布情况,肯定了横隔板局部加固措施对强度方面的作用。     

扁平钢箱梁横隔板应力分析

以珠江黄埔大桥北汊桥钢箱梁为工程背景,根据扁平钢箱梁横隔板的受力特点,对钢箱梁横隔板进行应力分析.沿桥纵向取出2个标准梁段,分析汽车荷载轮压作用下的横隔板局部应力.分析结果可作为大跨径钢箱梁横隔板的设计依据.     

运营阶段大跨斜拉桥扁平钢箱梁横隔板受力分析

以黄埔大桥北汊桥独塔双索面扁平钢箱梁斜拉桥为工程背景,采用索-梁-板壳混合单元建立梁段的三维有限元模型,分别分析了扁平钢箱梁吊点处和非吊点处横隔板在运营阶段8车道车辆荷载作用下的受力行为,得到横隔板应力分布的规律;通过分析顶底板加劲肋、索力对横隔板受力的影响,提出了较合理的开孔洞的位置.以非吊点处横隔板为例,分析了横隔...     

自锚式悬索桥端横隔板应力分析与优化设计

结合安徽省蚌埠市大庆路淮河公路桥的建设,对自锚式悬索桥钢箱梁锚固区端横隔板采用有限元软件ANSYS进行局部应力分析,研究端横隔板的受力特性,并对应力较高区域的板件进行优化设计。通过切断腹板与横隔板的连接、增加端横隔板厚度的优化方法可以有效降低端横隔板的应力,避免原设计的缺陷。     

横隔板对钢箱梁受力畸变的分析

由于钢箱梁的顶板、底板和腹板均较薄,在荷载作用下会由于截面变形产生畸变应力而发生局部屈曲和腹板压皱等现象.为了提高钢箱梁的承载能力,设置横隔板是较为有效的措施.针对横隔板对钢箱梁畸变的影响进行分析,并提出了横隔板的位置和间距对钢箱梁受力的影响.     

横隔板对钢箱梁受力畸变的分析

由于钢箱梁的顶板、底板和腹板均较薄,在荷载作用下会由于截面变形产生畸变应力而发生局部屈曲和腹板压皱等现象.为了提高钢箱梁的承载能力,设置横隔板是较为有效的措施.针对横隔板对钢箱梁畸变的影响进行分析,并提出了横隔板的位置和间距对钢箱梁受力的影响.     

基于铺装受力的钢箱梁斜拉桥纵隔板位置优化

为改善钢桥面铺装受力状况,针对国内某斜拉桥钢箱梁纵隔板位置,建立了全断面钢箱梁节段和铺装的力学计算新模型,分析了两种纵隔板设置方案在荷载作用下铺装层最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力等技术指标的变化及分布规律。结果表明,由于纵隔板的竖向刚度很大,在荷载作用下,纵隔板上方的铺装产生较大的横向拉应力,具有明显局部效应;荷载处于桥面板与U型加劲肋焊接点的正上方时,横向拉应力在距横隔板0～0.2m范围内快速增加,在0.2m处出现峰值;采用纵隔板设置方案二进行钢箱梁结构设计,优化了铺装的受力状况,横向荷位3为铺装最不利荷位。     

横隔板设置对薄壁钢箱梁畸变效应影响研究

基于大型空间有限元程序Ansys10.0,利用箱梁分析常用荷载分解法,对薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下不同数量横隔板的设置对薄壁钢箱梁畸变效应的影响加以分析,并重点考察畸变效应下薄壁钢箱梁的横向畸变位移、畸变挠度、纵向翘曲位移以及翘曲正应力的分布情况,可得到横隔板设置的密度对薄壁钢箱梁畸变效应影响曲线图.     

大跨独塔斜拉桥纵隔板的极限承载力

为保证主跨383m 的广州珠江黄埔大桥北汊桥主梁吊装施工期间钢箱梁桁架式纵隔板的稳定性,对集 中荷载作用下纵隔板的极限承载力进行了非线性有限元数值模拟和模型试验.采用通用有限元软件ANSYS建 立梁段的空间数值模型,得到了设计荷载作用下纵隔板的应力分布及施工阶段结构的弹性屈曲系数;考虑材料 及几何非线性和初始缺陷,得到了该纵隔板的极限承载力.采用1:2.5缩尺模型对纵隔板进行了静载试验,得到 了设计荷载作用下纵隔板的应力和变形;通过极限承载力试验,得到了设计荷载作用下纵隔板的非线性屈曲系 数.研究结果表明:该斜拉桥钢箱梁纵隔板设计合理,其稳定性满足设计要求;考虑初始缺陷的非线性有限元分 析可用于研究钢箱梁纵隔板的局部稳定性.      

空间六索面斜拉桥钢桥塔拉索锚固区受力分析及结构优化

依据钢桥塔的结构形式和受力特点,建立钢桥塔节段的板壳有限元模型,对索塔锚固区进行有限元静力分析,得出索塔锚固区的应力分布特征,通过减小塔壁与横隔板厚度、在锚固区支撑加劲肋间加水平加劲肋等对锚固区的结构进行优化,使上横隔板的应力集中现象得到了很好的解决,且传力较流畅。     

钢箱梁受压板肋加劲板弹性屈曲性能研究

为了研究钢箱梁板肋加劲板的受压弹性屈曲性能,按规范要求设计了板肋加劲板算例,分别采用有限元方法与经典理论公式对板肋加劲板的受压弹性稳定性能进行分析与比较。结果表明,当最佳刚度比大于板肋与盖板刚度之比,数值分析结果与经典理论公式的计算结果吻合良好;当最佳刚度比小于板肋与盖板刚度之比后,由于加劲板的实际屈曲失稳形态与经典理论公式的推导假定不再相同,计算结果差异随二者刚度之比的增大而迅速增大;对于钢箱梁中常用的板肋加劲板,盖板长宽比在0~1.5范围内变化,加劲板屈曲应力随比值增大而急速减小;盖板长宽比大于1.5后,加劲板屈曲应力曲线趋于平稳。     

开口肋正交异性钢桥面疲劳设计参数研究

为评估重庆两江大桥单索面斜拉桥正交异性钢桥面板疲劳设计参数的合理性,对由盖板、板肋和横隔板组成的箱形正交异性钢桥面板模型进行了疲劳试验和有限元分析.基于应力等效方法,对桥面板、横隔板与纵肋三向交叉部位,进行了竖向和横向双向加载试验、等效实桥疲劳应力幅值2 000万次作用疲劳试验,在此基础上,分析了3种开孔方式、构造细节、横隔板厚度及铺装层厚度等因素对疲劳性能的影响.研究结果表明:横隔板厚度和铺装层厚度对疲劳性能的影响很大;与钥匙形和圆形相比,苹果形开孔结构的主拉应力最小,为13.7 MPa,疲劳性能最优.建议开口肋正交异性板构造横隔板厚度大于16 mm,并采用苹果形开孔方式.     

顶推连续钢箱梁的优化设计

衡阳某快速路高架桥,根据施工场地及通行条件的限制,通过方案比选确定了顶推连续钢箱梁的设计和施工方案。基于钢箱梁构造和受力特点,总结和分析了钢箱梁裂缝的类型和成因,提出了一些优化改进措施:提高桥面板竖向刚度,改进U肋与桥面板的焊接工艺以及在横隔板位置处U肋设置小内隔板等。将这些措施应用于该桥的设计中,结果表明箱梁各组件之间刚度比搭配较好,正常使用阶段各组件工作性能良好,变形协调性很好,焊缝处受力在可控范围内,桥面板的抗疲劳能力高,U肋和横隔板的局部应力状态明显改善,应力水平降低。最后对桥梁顶推施工的全过程进行了受力分析。提出的钢箱梁裂缝控制措施可为今后同类桥梁设计与施工提供参考。     

钢箱梁桥面板构造对焊缝疲劳热点应力的影响

通过建立钢箱梁桥面板有限元模型,采用子模型计算了模拟焊缝位置,分析了不同构造尺寸下焊缝位置热点应力,研究了顶板厚度、U肋宽度及板厚、横隔板间距及板厚、铺装厚度及刚度等对焊趾和焊根处疲劳应力的影响。研究结果表明:随着顶板厚度和铺装层厚度及刚度的增加,焊缝位置热点应力减小;随着U肋板厚和上缘宽度的增加,焊缝处热点应力增加;随着U肋高度和横隔板间距及厚度的增加,热点应力变化不明显。顶板的厚度增加时,焊趾与焊根应力之比减小,可导致焊趾-顶板裂纹的概率增加。     

闭口肋正交异性钢桥面板应力分析

正交异性钢桥面板在车辆荷载作用下将产生极大的面外弯矩,由于桥面板与纵肋的相对厚度较小,这种面外弯矩将导致较高的弯曲应力进而使构件产生裂纹。用大型有限元分析软件ANSYS对正交异性钢桥面板在板．肋连接处的应力状况进行了数值计算。计算结果表明桥面板应力一般大于纵肋应力,可在横截面加设内横隔板以改善结构受力,同时帽孔尺寸不宜过大,设为25mm较为合适。     

凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1∶4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点;有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近;凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98;纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲;在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

大跨径拱桥异性截面拱肋拱顶局部段力学行为分析

为探究大跨径异性截面钢拱桥局部段受力行为,以某450 m主跨中承式异性拱为工程背景,使用有限元软件建立了梁-壳混合有限元模型,分析了拱顶局部段在恒载+活载和恒载+活载+风荷载2种工况下的力学特征.计算结果表明:2种工况下,拱肋顶部箱梁整体纵桥向应力及主要板件Von Mises应力均处于较低水平,除板件连接位置外,应力分布较为均匀;选取的4处截面顶板正应力沿拱肋宽度方向变化规律大致相同,但吊点横隔板和横向加劲肋截面顶板正应力存在局部突变现象;考虑风荷载后,拱顶局部段受力无明显变化,但吊点横隔板和横向加劲肋截面顶板正应力突变现象得到一定程度缓解.     

基于ANSYS的钢桥面板横隔板处纵肋与顶板焊接细节疲劳应力分析

为研究钢桥面板横隔板处纵肋与顶板焊接细节疲劳性能,基于ANSYS有限元软件,采用热点应力法,建立了2跨5U肋疲劳节段有限元分析模型。研究结果表明:得到了疲劳单车模型三种加载工况下的横隔板处纵肋与顶板焊接细节纵向热点应力历程曲线,U肋正上方加载工况为控制工况,其应力幅值为81. 4MPa,轮载位于横隔板正上方时疲劳应力达到峰值,在进行钢桥面板结构设计时,应尽可能将轮迹线布置在U肋之间,以避免疲劳开裂。     

钢箱梁正交异性板加劲肋计算分析

正交异性钢箱梁具有抗扭刚度大、横向抗弯刚度大、整体性强、工厂化程度高、工期短等优点。同时顶板还可以兼做桥面系梁使用,总用钢量较同跨度钢箱梁少,在各种桥型中得到了广泛的应用。然而正交异性钢箱梁顶板所用钢板较薄,是典型的薄壁结构,在轴向压力较大时容易产生畸变或过大的局部变形,从而导致桥梁垮塌。运用有限元计算软件建立模型对钢箱梁正交异性板加劲肋进行计算分析,发现纵向加劲肋中心间距的变化对顶板跨中处的最大横向应力不产生影响却对第二体系应力影响较大,钢箱梁正交异性板的最大计算应力随着加劲肋间距的增大而增大,但被加劲板的控制应力则随着加劲肋间距的增大而减小。