钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数研究

采用压溃理论和三维仿真模型，分析了钢筋混凝土拱肋在几何非线性、材料非线性、几何缺陷以及混凝土压碎、开裂、骨料嵌锁等因素耦合作用下的极限承载力，以使它的确定更符合实际．重点研究了初始几何缺陷、截面形式、荷载形式和矢跨比等对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响．研究结果表明：混凝土材料的力学特性对大跨径钢筋混凝土拱桥的极限承载力有明显影响；大跨径钢筋混凝土拱肋的极限承载力随初始几何缺陷的增加按分段二次曲线规律减小，与拱肋长细比遵循三次曲线关系规律．     

基于统一理论的蝶形拱桥空间稳定性分析

为考察多拱肋蝶形拱桥结构的稳定性,基于考虑钢管套箍作用的统一理论,对大跨度蝶形钢管混凝土拱桥的2类稳定问题进行了分析.通过计算特征值,得到了结构的第一类稳定安全系数;考虑结构的几何非线性和材料非线性,用荷载增量法迭代求解,得到了结构的极限承载力和第二类稳定安全系数.以太原市南中环主桥为工程背景,对该桥各施工阶段和成桥阶段的空间稳定性进行了分析.结果表明:用换算截面法和叠合单元法获得的稳定安全系数比用统一理论法获得的整体上略小,用统一理论法分析钢管混凝土拱桥的稳定性是可行的;蝶形拱桥的失稳形式以拱的面外扭转失稳为主;拱肋的初始缺陷、活载分布形式和横向风荷载等对结构稳定性均有不同程度的影响;结构的第二类稳定安全系数均小于第一类稳定安全系数.     

考虑几何非线性及施工的钢管混凝土拱桥徐变

为研究大跨度钢管混凝土拱桥的徐变行为,基于混凝土徐变的B3模型,采用结构徐变效应分析的龄期调整有效模量法,建立了结构徐变的有限元分析模型.在此基础上,基于协同转动法考虑大跨度结构的几何非线性;利用生死单元技术模拟拱桥的分阶段施工过程;最后结合某大跨度中承式钢管混凝土拱桥,分析了考虑几何非线性和施工过程的徐变效应.数值分析表明:考虑这两个因素后拱肋挠度、钢管应力的变化在10%以内,而拱肋混凝土应力的变化可达50%;在分析大跨度钢管混凝土拱桥的徐变效应时,必须考虑几何非线性及施工过程与徐变的耦合作用.      

大跨度钢管混凝土桁式拱桥非线性稳定性分析

大跨度钢管混凝土拱桥的宽跨比较小,拱肋的横向稳定成为桥梁安全的关键问题。目前对钢管混凝土拱桥的稳定分析主要采用弹性理论,同时选用较大的稳定系数来保证桥梁安全。介绍同时考虑材料非线性和几何非线性的钢管混凝土拱桥稳定性分析方法,并采用该方法对南浦大桥的稳定性进行分析,结果表明几何非线性对该桥稳定性影响较小,而材料非线性对该桥稳定性影响较大。提出在分析钢管混凝土拱桥稳定性同时应考虑几何非线性和材料非线性的结论。     

钢管混凝土单圆管肋拱非线性分析

考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响,采用钢管混凝土组合材料的本构关系,建立钢管混凝土单圆管肋拱计算模型。利用大型通用软件对一肋拱模型试验进行模拟计算,采用混合法,分别进行了线弹性、几何非线性及材料与几何双重非线性受力分析。通过计算结果与试验结果的比较,说明本文计算方法具有一定的优点,可为类似计算借鉴。     

钢管混凝土拱桥稳定性分析

对于钢管混凝土桁式拱桥,当宽跨比较小时桥梁拱肋的横向稳定性是桥梁安全性的关键,因而需要用弹塑性理论重新计算结构的稳定安全系数。分析在不同风荷载作用下的材料非线性及几何非线性的稳定性,得出不同的结果。     

初始几何缺陷对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响

考虑拱肋初始挠度缺陷的影响,采用钢管混凝土组合材料的本构关系,建立钢管混凝土肋拱计算模型.利用混合法对一具体桥例进行了材料与几何双重非线性受力分析.通过不同形式和不同大小的初始几何缺陷下的极限承载力分析,说明初始几何缺陷超出规定的数值范围后对极限承载力影响显著,桥梁施工中应严格控制各种位移偏差.     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数分析

采用空间有限元模型,研究了活荷载分布方式、拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度、矢跨比和初始几何缺陷等参数对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响。研究结果表明:拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度和矢跨比是决定大跨度钢筋混凝土拱桥极限承载力的3个关键设计参数;初始几何缺陷会降低结构的极限承载能力,但降低的程度很小,一般情况下可以忽略该参数的影响;矢跨比在一定范围内取值时,随着矢跨比的降低,钢筋混凝土拱桥的极限承载能力也随之减弱,且不同的矢跨比取值范围对极限承载力的影响程度不同。     

新月型钢管混凝土拱桥极限承载能力分析

为了研究结构参数对新月型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,基于考虑约束效应的核心混凝土本构关系,对新月型拱桥的极值点稳定问题进行了分析.首先通过特征值分析,获取对结构承载能力最不利的荷载工况;其次在该工况下考虑结构的几何非线性和材料非线性,采用Riks法迭代求解,得到结构的极限承载力和稳定安全系数;最后以石棉大渡河桥为工程背景,研究了主副拱肋夹角、钢管材料强度、核心混凝土强度、含钢率等结构参数对极限承载能力的影响.研究结果表明:新月拱的失稳形式为拱肋整体的横向失稳,结构的稳定性主要取决于恒载大小;考虑几何非线性后,极限承载能力下降3%,当初始缺陷从1%增加至10%时,极限承载能力下降1%,考虑材料非线性后,承载能力下降55%;含钢率增加至1.5倍时,稳定安全系数提高19.0%;核心混凝土强度从C50提高至C60时,稳定安全系数提高12.0%;钢材强度从Q345提高至Q420时,稳定安全系数提高9.6%;随主副拱肋夹角从10°变化至25°时,稳定安全系数降低5.9%.     

上承式钢桁拱桥面内极限承载力分析

为研究大跨度上承式钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为及极限承载力的主要影响因素,采用纤维模型法推导了计算材料非线性梁单元刚度矩阵的公式和确定单元截面中性轴的方程,分析了某上承式大跨度钢桁拱桥加载全过程的塑性区发展和应力重分布情况,探讨了几何非线性、拱上建筑联合作用、施工方法、布载方式对钢桁拱桥极限承载力的影响。发现几何非线性与拱上建筑联合作用对拱肋最大应力的影响较小,影响程度不超过6%,布载方式与施工方法对大跨度钢桁拱桥的极限承载能力有较大影响。     

静力风荷载作用下大跨度钢拱桥极限承载力分析

随着拱桥跨径的不断增大,其非线性效应愈加显著,因此,等效静力风荷载作用下钢拱桥的极限承载力分析引起了广泛的关注。以主跨450 m 的广东省肇庆西江大桥为例,利用ANSYS 有限元软件研究结构极限承载力分析中的非线性效应、静风失稳风速以及等效静力风荷载作用下拱桥的极限承载力。结果表明:与几何非线性相比,材料非线性对拱桥极限承载力的影响较大;静力风荷载会对拱桥的活载稳定系数产生较大的影响。在风速较大区域设计建造大跨度钢拱桥时,应兼顾考虑几何非线性和材料非线性对拱桥极限承载力的影响。     

大跨度钢管混凝土拱桥的双重非线性稳定性研究

以鸭池河桥为工程背景,研究了大跨度钢管混凝土拱桥在材料和几何双重非线性下的稳定性能,对比分析了单独考虑几何非线性和考虑双重非线性两种情况下桥梁的稳定安全系数和拱顶位移情况,并分析了横撑、拱脚角等因素对于桥梁稳定的影响。结果表明:双重非线性稳定下桥梁的稳定性的安全系数与弹性状态下相比有着一定的下降,在实际分析的时候不能忽略双重非线性对于桥梁稳定的影响的结论;单独考虑几何非线性意义不大。     

钢管混凝土劲性骨架拱桥混凝土外包过程非线性屈曲分析

劲性骨架拱桥混凝土外包阶段结构稳定性的准确把握是保障桥梁施工安全的关键.为了研究大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥混凝土外包过程稳定性,以某主跨为600 m的劲性骨架拱桥为研究对象,分析了混凝土外包施工过程中的劲性骨架拱的非线性屈曲行为,探究了几何非线性、材料非线性对主拱稳定性的影响;确定了可能发生局部失稳的构件,从稳定性机理出发确定构件失稳原因并提出稳定性加强措施.研究结果表明:随着外包混凝土的浇筑,主拱双重非线性表现地越来越明显,且结构的整体失稳之前部分构件可能已经出现了局部失稳;劲性骨架拱桥稳定性分析必须同时计入材料、几何非线性,否则会高估其稳定极限承载力,但只进行双重非线性分析可能不容易找到结构潜在的局部失稳的薄弱构造,为了更为清晰的认识主拱结构加载过程中的失稳机理,有必要仅分析材料非线性条件下结构受力行为的演化过程;主拱混凝土外包过程中靠近拱脚位置的横撑腹杆可能发生局部失稳的现象,增强横撑腹杆侧向支承能有效加强横撑腹杆稳定性.     

自锚式悬索桥与上承式拱桥组合体系桥梁稳定性研究

自锚式悬索桥与上承式拱桥组合体系桥梁具有结构体系新颖、造型美观等特点,但由于这种结构形式尚未修建过,对其结构稳定性能进行研究具有重要的工程意义。在详细阐述结构恒载状态分析和活载传递机理的基础上,采用通用有限元软件ANSYS,分6种荷载工况对某座主跨406 m的组合体系方案作线弹性稳定、几何非线性稳定及考虑几何材料双重非线性极限承载力的分析,并探讨了初始缺陷对极限承载力的影响。通过与同等跨度的上承式拱桥作对比分析,得出两种桥型在稳定性方面的异同。分析表明:两种结构体系的一阶线弹性屈曲失稳模态均表现为中跨拱梁结合段的横向侧弯;不同加载模式对结构整体稳定性和破坏模式有一定影响;准确分析极限承载力需同时考虑几何、材料双重非线性的影响;面外初始缺陷对组合体系的极限承载力不会产生较大影响。     

钢管混凝土肋拱的极限承载力分析

以一圆形钢管混凝土肋拱为研究对象,借助于大型通用有限元分析软件,考虑几何非线性和材料非线性的影响,对钢管混凝土拱桥进行极限承载力分析,得到了几点有用的结论,为钢管混凝土拱桥的理论研究提供参考。     

钢筋砼刚架拱桥考虑几何非线性的有限元分析

运用ANSYS进行钢筋砼刚架拱桥的非线性分析,探讨了单元特性以及有限元模型的建立,完成非线性分析.分析过程中综合考虑了结构几何非线性和材料非线性对极限承载力的影响.最后,探讨了不同荷载分布方式对结构极限承载力的影响.     

钢筋砼刚架拱桥考虑几何非线性的有限元分析

运用ANSYS进行钢筋砼刚架拱桥的非线性分析,探讨了单元特性以及有限元模型的建立,完成非线性分析.分析过程中综合考虑了结构几何非线性和材料非线性对极限承载力的影响.最后,探讨了不同荷载分布方式对结构极限承载力的影响.     

钢管混凝土桁式拱桥稳定性分析

介绍了净跨径为308m的中承式钢管混凝土桁式拱桥,由于宽跨比较小,该桥拱肋的横向稳定是桥梁安全的关键。介绍了该桥同时考虑材料非线性和几何非线性在不同风荷载作用下的稳定性分析结果。     

上承式钢管混凝土拱桥极限承载力及稳定性分析

本文总结了国内外学者在钢管混凝土拱桥稳定及极限承载力分析方面的研究成果,系统的阐述了钢管混凝土拱桥稳定及极限承载力的分析理论以及钢管混凝土材料的本构关系。在此基础上,以杭州千岛湖大桥主桥为工程背景,运用大型通用有限元软件ANSYS对该桥主桥进行了五种荷载工况下的特征值稳定分析、几何非线性稳定分析和双重非线性稳定分析;运用统一理论所阐述的钢管混凝土材料的本构关系,用增量和Newton Raphson迭代法详细分析大跨度钢管混凝土拱桥在不同加载方式作用下的极限承载力。     

大跨度桥梁非线性计算的空间梁格模型研究

建立了某大跨度刚构梁柔性拱桥空间梁格模型,同时考虑了几何非线性和材料非线性,对其极限承载力进行了计算研究.研究表明,空间梁格模型能较好地模拟出桥梁的初始缺陷,是一种大跨度桥梁非线性计算中较合理的建模方法.