基于混凝土损伤塑性本构模型的桥墩仿真分析

由于花瓶墩的体型巨大且几何构型不规则,采用一般的杆系单元方法只能近似分析其力学性能。利用ABAQUS的三维实体单元,分析该墩在组合工况作用下的三维应力分布情况,建立钢筋混凝土损伤塑性本构,计算桥墩混凝土开裂区的钢筋应力,分析混凝土裂缝的分布情况。与杆系单元相比,考虑混凝土损伤塑性本构关系的实体有限元仿真,更能直观精确地显示出非规则性结构的受力及细部裂缝的空间分布情况。     

桥梁结构非线性实体有限元建模

桥梁研究中有一些特殊的分析,不仅需要考虑结构的非线性问题,而且要用实体单元模型计算关键点处的应力-应变状态。鉴于考虑非线性的实体有限元模型在桥梁工程中应用较少,为了提高计算模型的可靠性,分析和讨论了这种有限元模型构建过程中应该注意的若干问题,包括几何模型的选择、非线性本构关系的选择、边界条件的处理、荷载的施加、单元类型的选择和网格划分、非线性算法选择等。最后基于这些探讨,以一个钢-混组合梁为例,用非线性实体有限元法对其进行了承载能力极限状态的模拟,软件的输出数据与实验实测结果吻合较好,这证明了在一些特殊的桥梁结构分析中,采用考虑非线性的实体单元模拟是可行的。     

刚接板法在单箱多室箱梁偏载系数计算中的应用

单箱多室宽箱梁空间受力效应明显,在偏心荷载作用下由扭转引起的应力比窄桥大的多,采用窄桥计算方法进行工程设计不能保证结构安全,目前采用建立空间杆系模型或者建立实体单元空间有限元模型来进行结构计算较多,这两种方法实际应用时均有缺点,本文提出采用刚接板(梁)法计算单箱多室箱梁偏载系数,并与实体模型进行对比,发现其与实体模型计算结果吻合较好,具有一定的工程实用性。     

预应力混凝土箱梁结构三维实体有限元计算方法研究

为精确计算分析预应力混凝土箱梁结构,创建了以通用有限元软件为平台的快速三维实体建模方法．提出了预应力结构空间实体分析的等效节点力法;编制了构建箱梁桥结构实体有限元模型的前处理程序。这些方法可为三维实体有限元计算方法在箱梁结构设计验算中推广应用提供有力的支撑。     

斜拉桥桥塔有限元分析

分别采用梁单元和实体单元建立了某斜拉桥主桥塔的ANSYS有限元模型,通过模态分析及时程分析,对比了两种不同模型的计算结果。通过分析,可以为有限元模型中单元的选取提供可靠依据。     

基于CR列式的动力非线性有限元程序开发

基于CR列式非线性有限元计算理论,提出了针对杆、梁结构的Newmark-β非线性有限元动力时程积分算法,在动力时程计算中,可以考虑结构的几何非线性效应,通过计算单元伸长并扣除结构刚体位移得到单元的实际变形和内力;阐述了非线性有限元动力时程计算程序的计算原理,开发了计算程序,建立有限元模型;通过算例与ANSYS的计算结果进行了对比。结果表明:程序非线性静力与动力时程计算结果与ANSYS差别很小,且计算速度更快,程序算法正确可靠,适用于杆、梁结构大幅度非线性振动的计算。     

某大角度斜交箱涵的受力分析与方案比选

总结分析了用平面杆系法计算箱涵时的局限性,通过使用通用有限元软件midas civil 2012,采用板单元的方法对大角度斜交某箱涵的三个方案进行了分析,对比了每种方案的受力特征和适用性,在此基础上总结了板单元方法的优势,可如实模拟活载在顶板的布置情况,能全面反应箱涵在纵、横两个方向的受力情况,为同类工程的设计提供参考.     

粘性土中大直径钻孔灌注桩单桩沉降分析

根据大直径钻孔灌注桩在桥梁工程中应用研究,以及试桩静载荷试验和桩身应力测试结果,在单桩沉降分析计算理论系统分析的基础上,采用了杆系结构有限单元法与荷载传迭代法耦合的混合法.采用Fortran语言,编制了计算程序SPSA1.单桩沉降分析计算中,采用三直线模型考虑了桩身与桩周边界上的剪切滑移非线性;并改进了有限单元法中初应力迭代技术,以考虑荷载传递关系的软化特征.同时,就桩身材料非线性,对单桩沉降分析计算的影响进行了讨论.笔者的方法和成果,可以作为今后大直径钻孔灌注桩研究和相关规范修订时参考.     

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。     

无粘结预应力混凝土结构计算的接触分析方法

为能够较真实模拟无粘结预应力结构的受力状态,建立了基于接触单元法的无粘结预应力结构分析模型.通过三维点对点接触来模拟实际结构中无粘结筋与混凝土侧壁的面对面接触,同时为验证此方法的准确性,依据相关试验参考文献资料数据,建立对应的有限元结构分析模型,采用接触单元法和原文献的自由度耦合法,分别对试验梁进行数值模拟计算,再与试验结果进行对比分析.结果表明,在混凝土开裂前,接触单元法可较好地模拟实际结构,混凝土开裂后虽其压应力及挠度变形计算值较实际偏低,但相较其它方法仍具有更好的计算精度和准确性.     

船-桥墩防护装置碰撞中的影响因素研究

在研究船-桥墩防护装置碰撞机理魄基础上，结合实例探讨了碰撞问题中的诸多因素（如碰撞位置、防护装置的结构尺寸以及碰撞速度等的变化）对防护装置抗撞性能的影响，并据此对桥墩防护装置提出了改进意见：通过仿真计算，改进防护装置的板厚以及板上筋的结构尺寸；在防护装置的内围壁与桥墩之间放置橡胶吸能元件或在防护装置的外围壁安装橡胶护舷件，以加强防护装置的吸能作用。     

基于桁梁实桥试验的钢管混凝土界面传力机制

为分析钢管混凝土桁梁桥的承载性能和钢-混凝土组合作用机理,进行了桁梁上、下弦钢管混凝土界面传力行为实桥试验和全桥板壳-实体有限元参数分析;以主跨71 m的简支半穿式钢桁梁桥为依托,沿其上、下弦杆节间长度范围内共布设102个应变测点,测试并分析了加载车作用下钢管轴向应变分布和钢-混凝土界面传力特征;采用ABAQUS软件建立了试验桥板壳-实体有限元模型,经实测挠度与应变数据验证模型的可靠性后,进行了界面连接状态、界面抗剪刚度、钢管厚度、管内混凝土强度等对钢管混凝土界面传力性能的参数影响分析。分析结果表明:钢管轴向应变分布规律可反映钢管混凝土界面传力的基本特征;钢管混凝土桁架上、下弦杆节点区域均出现界面剪力不均匀分布现象,钢-混凝土界面有效传力范围内钢管轴向应变呈负指数函数分布,其他区域钢管轴向应变保持不变;完全脱黏的钢管混凝土桁架弦杆的钢管轴向应变在节点一定范围内呈二次抛物线函数分布;钢管轴向应变因界面连接状态所表现出的不同应变分布规律和剪力传递长度可用于评价钢管混凝土组合作用强弱和界面工作状态;桁架弦杆的剪力传递长度随钢管厚度和管内混凝土强度的增加而增大,钢管厚度的影响更显著;在钢管混凝土桁架弦杆内设置抗剪连接件可缩短剪力传递长度。      

平面桁架的几何非线性有限元分析

平面杆系结构的几何非线性分析方法有多种.以平面桁架为例,从杆的平衡方程出发,直接利用变分方法导出杆单元在大转动、小应变条件下的考虑几何非线性的单元切线刚度矩阵,依照此原理编制了相应的有限元程序.算例表明,推导结果是正确的,该程序可用于平面桁架的几何非线性分析.     

钢腹杆-混凝土新型组合箱拱桥试设计

介绍了大跨度混凝土拱桥的发展现状,提出了用钢腹杆代替混凝土箱拱截面中的混凝土腹板,形成钢腹杆混凝土新型组合箱拱桥的构思.介绍了钢桁腹杆混凝土组合结构在梁桥中的应用情况.以主跨160 m的福建宁德岭兜混凝土拱桥为结构原型,进行了钢腹杆混凝土组合拱桥的试设计,并采用有限元方法进行了结构计算分析.结果表明,试设计桥梁满足设计要求且较混凝土拱桥减小拱圈自重约32%.初步研究表明,钢腹杆混凝土组合箱拱通过减轻自重,减小了拱圈内力,有利于悬臂施工,可提高抗震性能,是一种具有应用前景的新型组合拱结构.     

桁架桥空间自振特性分析

本文用杆系结构动力有限元法分析了我国定型设计中具有斜桥门架的三座铁路简支桁架桥的空间自振特性,并在分析计算结果的基础上就自振频率的近似计算及用有限元法分析时计算模型的选取等问题作了讨论。     

材料性质对钢管混凝土拱桥动力性质的影响

采用空间有限元理论,结合拱桥自身的受力特点,将钢管混凝土拱桥离散成一系列空间梁单元和空间杆单元,建立了有限元动力方程,研究钢管混凝土拱桥中钢管和混凝土这两种材料对其动力特性的影响。     

钢管砼劲性骨架I型肋拱桥施工阶段结构计算

以盐源金河雅砻江大桥 170m跨径的钢管砼劲性骨架在施工过程中的结构计算为研究对象 ,考虑几何非线性 ,采用平壳 -桁 -梁组合结构的空间有限元分析模型 ,探讨了拱肋砼浇筑过程对结构内力、变形及稳定性的影响     

港珠澳大桥青州航道桥塔墩防船撞数值模拟与性能分析

采用LS-DYNA动力有限元分析软件,对港珠澳大桥青州航道桥塔墩防船撞性能进行了数值模拟与性能分析。塔墩、代表型船舶与防撞钢套箱分别采用实体单元、shell单元模拟,并以最不利的船舶正撞方式进行撞击分析,对塔墩设置钢套箱后的撞击力及钢套箱的防撞性能进行了比较分析。结果表明,青州航道桥塔墩设置的钢套箱能有效地降低撞击力,具有很好的防撞效果,且钢套箱在受撞部位损伤较大,但在其他部位保存完好,可对受撞钢套箱节段进行更换或维修即可。     

热压电桁架结构灵敏度分析及其优化

在综合考虑温度场、机械场和电场作用的前提下,建立了热压电桁架结构的有限元模型,对结构进行了稳定性分析,推导了关于热压电桁架结构的灵敏度公式,构建了基于灵敏度分析的优化模型,对不同约束条件限制的情况,分别进行了优化设计.算例显示,合理利用热压电效应,可以提高结构的工作性能,并使结构趋于更经济、合理.     

H型钢支模体系在青山湖隧道结构中的应用

对隧道钢筋混凝土箱涵结构、外侧墙体采用H型钢桁架支模体系结构的可靠性进行了充分的技术论证,应用结构有限元法对支模体系进行了静力分析计算．计算结果表明,该支模体系的结构承载力和刚度均满足现行国家规范要求．在将该模板体系应用于青山湖下穿隧道箱涵结构的施工过程中,通过对模板体系的侧向变形的实际监测,实测值均小于理论计算值。说明该支模体系应用在该隧道工程的施工中是完全可行的．