斜拉空间桁架在静力作用下的非线性特性

利用有限元软件ANSYS9.0计算了斜拉空间桁架在静力作用下内力及自由端位移分布规律;详细分析了斜拉索中施加的预应力以及斜拉索高度的变化对于该种结构内力及自由端位移的影响并提出了斜拉空间桁架的临界预应变概念,进而得到了自由端位移与初始预应变以及斜拉索高度的函数关系.     

考虑非对称摩阻影响的后张预应力锚固损失计算方法

为改进后张预应力混凝土梁直线、曲线混合布束的预应力锚固损失计算方法，提高预应力锚固损失的理论计算精度，对预应力钢束微段建立静力平衡方程; 利用不同钢束形状间的变形协调关系和应力连续条件，考虑设计中预应力钢束直线、曲线混合分布的实际影响参数与正、反摩阻损失差异，建立了针对预应力混合布束锚固损失求解的分段逼近理论，推导了预应力锚固损失精确计算公式，并编制了Python程序，实现了自动求解与简化计算; 通过现场足尺模型试验比较了精确公式与现行公路和铁路桥梁设计规范中预应力锚固损失理论算法的计算误差。研究结果表明:后张预应力直线、曲线混合布束锚固时反摩阻效应小于张拉时的正摩阻效应，且实际中反摩阻影响长度与现行桥梁设计规范算法有较大偏差; 采用提出的方法推算的反摩阻影响范围总体与中国铁路桥梁设计规范更为接近，在精度和离散度方面比现行公路与铁路桥梁设计规范分别高出16.7%和14.9%，且与模型试验数据的相关度更高，变异性更小; 在后张预应力混凝土结构相关研究中应考虑实际预应力直线、曲线混合布束线形与不对称正、反摩阻效应的影响，采用分段逼近法计算钢束预应力锚固损失; 在进行后张预应力混凝土结构设计时，从简化计算的角度考虑，建议采用现行铁路桥梁设计规范计算反摩阻效应。      

大跨度预应力混凝土连续梁桥预应力损失对线形的影响

预应力损失是影响桥梁线形的主要因素。为探求大跨度预应力混凝土连续梁桥预应力损失对桥梁线形的影响规律,以广东省佛山市华阳特大桥为依托,运用有限元模拟软件计算出连续梁桥在悬臂施工期间和成桥后的预应力损失对线形的影响,即顶板钢束预应力损失情况是影响桥梁线形的主要因素,并依据对桥梁线形的影响程度提出了顶板、底板、腹板钢筋束的张拉顺序,为后续施工及补强提供科学依据。     

变刚度筒中筒结构分析的超元方法

将筒中筒结构连续化处理后,视为一根由内外筒组合而成的悬臂柱,利用连续化处理后微分方程的解作为单元位移函数,推导出了内外筒组合在一起(包括大量梁和柱)的超级元单元刚度矩阵和等效荷载矩阵;求解时,按楼层或刚度不变段划分成超级单元,利用矩阵位移法求解筒中筒结构的位移和内力;求出内外筒内力后,利用由最小余能原理推导出的外筒剪力滞后影响函数控制微分方程,结合超级单元边界条件,给出了外筒剪力滞后影响函数.该方法计算简便,又能考虑外筒的剪力滞后影响,当刚度不变时,计算精度同连续化方法,当刚度变化时,计算结果更加合理.     

预应力结构的最小挠度拓扑优化

传统的预应力结构设计通常采用分步方式进行,先获得不包含预应力的最优结构,再布置预应力索.这种方法获得的结构未必具有最优性能.为了获得最优的预应力结构,在结构的拓扑设计阶段考虑预应力的影响,建立优化模型.目标函数为结构特定位置的位移响应,拓扑变量为单元的密度,其中位移响应通过叠加法获得.给出了结构最佳预应力值的确定方法,并推导了目标函数的灵敏度计算方法.算例结果表明,所提出的优化模型具有有效性,所得结果明显优于传统方法的结果.     

桁架结构拓扑优化的微粒群算法

为了解决有应力和位移约束的桁架结构的拓扑优化问题,将微粒群算法用于桁架结构拓扑优化.用罚函数法将应力和位移约束下的结构优化问题转化为无约束优化问题,用微粒群算法迭代计算.为了证明此方法的可行性,给出了2个具有应力和位移约束的桁架结构拓扑优化的算例.计算结果表明,微粒群算法与现有算法获得的桁架结构拓扑优化结果一致.     

曲线桥梁预应力束摩阻损失试验研究

针对空间曲线预应力束摩阻损失较大的问题,结合河口黄河特大桥预应力摩阻损失试验,介绍了空间曲线束摩阻试验的试验方法,利用最小二乘法得出了其预应力损失参数μ,k,针对该桥摩阻损失较大的情况提出了处理方法,为该桥的施工和设计提供依据,为曲线预应力束的预应力损失计算提供一定的参考.     

使用Code-Aster软件对桥梁进行空间分析

空间结构分析在当今的桥梁结构计算中已经成为一种趋势,Code-Aster就是一款十分出色的结构分析软件。文中使用Code-Aste对桥梁进行空间分析计算,利用它内置的专业模块对桥梁上部结构的自重及预应力钢束张拉所引起的位移进行求解,并充分考虑了预应力损失和预应力钢束的张拉所引起的结构体系转换的问题。     

大跨连续梁长期下挠影响因素分析

道路交通发展日益迅猛,桥梁应用越来越广泛,但随之而来也出现一些常见病害,如大跨径连续梁长期下挠问题。为了有效减小跨中挠度,通过对工程实例(95+162+95)m连续梁进行有限元模拟,从结构不同部位的刚度调整、钢束布置及预应力损失等方面对跨中挠度影响进行对比分析。结果表明增加中支点梁高对挠度会产生有利效应,但跨中梁高与中支点梁高比值达到一个界值后,下挠值降低速率减缓;通过增加中支点或跨中梁高,同时在结构受力满足规范要求的前提下采取减小底板厚度来减轻结构自重,能有效的减小跨中长期挠度;底板预应力损失较顶板预应力损失对跨中长期下挠影响更为显著。     

预应力钢束摩阻损失试验与有限元分析研究

为了解有效预应力下桥梁结构的受力状况以及应力分布,对某连续梁桥的长弯预应力筋布置测点,实测了多根预应力筋的摩阻损失值,确定了其摩擦损失参数μ、k值。将测点处混凝土应力实测值与ansys模型在理论摩阻下的计算值对比分析,结果表明,实际摩阻损失率比理论摩阻损失率大11.96%;除个别截面受支承处的局部效应影响外,梁体其他截面受力较为平顺,应力的量值也不大。     

波形钢腹板连续刚构桥静力特性分析

以主跨为160m的波形钢腹板和预应力混凝土桥为研究对象,通过数据模拟分析,比较了2种结构的预应力效应、温度梯度、温度变化、成桥状态下的应力分布和徐变收缩等影响.计算结果表明:与预应力混凝土桥相比,波形钢腹板桥的预应力效率高,但徐变收缩导致的预应力损失大,受温度影响略小.     

石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应分析

石板坡长江大桥位于重庆主城区,结构采用连续梁与连续刚构混合连续体系,主跨跨度在同类型桥梁中居世界之首。结合该桥设计及施工特点,采用按龄期调整的有效模量法结合有限元步进法对石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应进行了计算分析。计算结果表明预应力筋的张拉、混凝土的收缩徐变等对桥梁的竖向变形与轴向变形都有较大影响,混凝土的收缩徐变以及预应力损失使该桥混凝土梁的应力减小,钢梁的应力增加。     

Unified analogue method of effective prestress for post-prestressed tendon

In order to obtain the present effective prestress and its longitudinal distribution of prestressed tendon during the process of inspection and evaluation, a unified analogue method was put forward. Based on the theory for calculating instantaneous prestress loss of the tendons with complicated geometry, a universal numerical model was established. Therefore, the distribution of effective prestress could be simulated after recognizing the nominal coefficients of prestress loss with the obtained stress data of objective steel tendon. The numerical simulation results of a full-length tendon of a three-span continuous beam bridge show that the relative errors between the calculated value and the value in the code are within 5%, which meets the requirement for engineering application.     

基于AEMM法的大跨度预制T梁存梁中的变形分析

大跨度预制预应力T梁具有建设成本低、不影响交通的优点,但其存梁过程中的变形在加载龄期、预应力损失、截面特性变化及存放时间差异等各种因素影响下呈非线性变化,难以控制。以高精度的按龄期调整的有效模量法(AEMM)法为理论基础,运用MATLAB编制其相应的徐变分析模块,计算出最佳加载龄期及存放时间,并推荐预制时最优预拱度设置线形,从而使存梁中的复杂徐变问题得到完美解决。     

基于预应力度的大型预应力混凝土筒仓设计

为科学合理地调节预应力混凝土筒仓配筋中预应力筋与非预应力筋的比例,提出了基于预应力度的预应力混凝土筒仓设计方法,对预应力度的合理取值进行了探讨．预应力设计计算和有限元分析结果表明,预应力度选取时,对于筒仓底部环向拉力比较大的区段,预应力强度比λ可取为0．7;对于筒仓底部以上所受环向拉力较小的区段,预应力强度比λ可以随着所受环向拉力的减小而逐步降低;然后以初步选定的预应力强度比λ按轴心受拉构件进行配筋试算．基于预应力度的部分预应力混凝土筒仓配筋设计方法可以较好地解决预应力筋与非预应力筋的比例问题．     

预应力连续箱梁桥后期下挠影响因素分析

为了研究预应力混凝土连续箱梁桥后期下挠影响因素,以一典型3跨预应力混凝土连续梁桥为研究对象,采用规范和有限元数值计算结合的方法,分析了箱梁预应力损失和变形的时变效应,在此基础上,进一步分析了边中跨比、合龙顺序和合龙压重等因素对箱梁后期下挠的影响。分析结果表明,预应力混凝土连续箱梁桥的时变效应明显,收缩徐变引起的预应力损失和后期跨中下挠值较大;适当地增加边中跨比有利于减小后期中跨的跨中下挠;合龙时,先边跨后中跨合龙并采取适量的压重,是减小跨中后期下挠的有效手段。     

钢桁梁梁端横向伸缩对轨道几何形位的影响

为研究钢桁梁梁端横向伸缩对有砟轨道几何形位的影响规律,运用有限单元法,建立线-桥横向分析的计算模型,对在日温差作用下钢桁梁梁端相对路基伸缩时有砟轨道几何形位的变化及其影响因素进行分析。结果表明,钢桁梁相对路基发生横向伸缩后会使有砟轨道线路产生较大的横向位移和方向变化率,但对轨距影响不明显;梁端伸缩时,道床、扣件横向阻力对轨道横向位移的影响很小,且其增大到正常值之后,轨道方向变化率受其影响也很小;钢桁梁横向固定支座和线路中线间的距离是影响轨道几何形位变化的主要因素,当其控制在6.7 m以内时,轨道的最大横向位移小于2 mm,方向不平顺变化率小于1‰。     

预应力混凝土梁非线性分析单元模型

为了能够准确有效地分析混凝土梁中预应力钢筋的力学性能,模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋,提出了一种预应力混凝土梁非线性分析的单元模型。应用有限元理论,采用全拉格朗日列式的三维杆单元模拟预应力钢筋;采用实体退化组合壳单元模拟结构;应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部。预应力混凝土T梁的破坏过程模拟结果表明梁的跨中挠度计算结果和试验实测数据吻合,单元模型有效地反映了预应力束的力学性能。     

在役混凝土简支梁有效预应力计算

为了对在役混凝土桥梁结构永存预应力和实际承载能力进行评估,用后张法测试混凝土简支梁在不同预应力值作用下的自振频率和在相同预应力值、不同竖向力值作用下的挠度,以混凝土简支梁的振动基频随预应力作用值的增大而有规律地增大为基础,回归出简支梁的有效刚度与预应力函数表达式,计算出PC简支梁的挠度计算值,并与试验测试挠度值进行了比较。结果表明,在混凝土受拉区开裂前,T型梁和实心板梁的计算结果误差均不超过10%,其中实心板梁有80%的测试数据误差在±5%以内;空心板梁的计算结果误差不超过15.71%,有73.3%的误差不超过10%;用实测简支梁基频和挠度可推算出简支梁的有效预应力,可进行预应力混凝土结构的安全评估。     

横向预应力对箱梁混凝土桥梁的影响分析

当混凝土桥梁桥面宽度较大的时候,结构在重力及荷载的作用下会产生纵向裂缝,施加有效的横向预应力可以显著地限制这类裂缝的产生和发展,对于桥梁的耐久性和使用性以及桥面的行车安全都有积极的作用。利用有限元方法,分析了横向预应力对混凝土箱梁的影响范围和影响大小,希望对既有预应力混凝土桥梁的改造和新建预应力混凝土桥梁的设计提供一定的参考和帮助。