正轨箱梁横向肋的竹子结构仿生学设计

为了使起重机箱梁结构轻量化,以竹子为仿生对象对正轨箱梁横向肋进行了结构优化设计.通过研究竹子结构特征参数的自然分布特性与受力特性之间的关系,发现不同受力截面对应不同的等效节间距;考虑加劲肋间距对结构刚度和强度指标的影响,设定加劲肋极限间距,建立了正轨箱梁加劲肋变间距等稳定性优化策略,结合有限元弹性屈曲分析进行迭代优化,实现了加劲肋变间距等稳定性设计.研究表明:优化求解速率随偏差率增大而增大;仿生箱梁较传统箱梁加劲肋数量由15道减小为10道,两根主梁重量减轻136.12 kg;各截面屈曲抗失稳能力差异减小,同时满足强度和刚度设计要求.      

预制装配式小箱梁跨中横隔板设置数量对结构整体受力影响分析

以双向六车道高速公路横断面下20m、30m、40m跨径预制装配式小箱梁为研究对象,运用有限元分析软件Midas建立计算模型,量化预制装配式小箱梁中横隔板设置数量对结构整体受力影响。计算分析得出,对于中小跨径预制装配式小箱梁,设置1道跨中横隔板可以大幅减小各主梁跨中活载弯矩,满足各主梁整体协调受力的要求,且施工相对简单、造价经济,是设计的最优选择。     

简支变双支座连续箱梁体系转换受力特性分析

基于简支梁变双支座连续梁桥的优越性,以咸阳渭河大桥五跨预应力简支变连续双支座箱梁桥为依托,采用有限元分析方法,对其施工过程中简支阶段、体系转换阶段和成桥阶段的变形、内力、应力和支反力进行分析。结果表明,施工过程中以体系转换阶段箱梁受力最不利,但全过程箱梁截面应力值较小均小于混凝土抗压强度标准值,结构安全可靠;次边墩墩顶双支座支反力的差异可以通过调整两侧主梁刚度来减小。     

波形钢腹板混凝土组合箱梁基本力学特点分析

波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的结构形式.以国内外相关理论、试验研究以及实桥设计与施工资料的收集分析为基础,结合计算得到波形钢腹板PC组合箱梁桥的构造及受力特点,分析得出该种桥型相对于预应力混凝土箱梁桥诸多的优越性.研究表明,该种箱梁结构形式充分利用了混凝土和波形钢板的材料特点,能够有效实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程量,同时解决混凝土腹板出现斜裂缝的问题,方便施工.     

大型桥梁构件的起重吊具结构优化建模及有限元计算

针对跨海大桥建设中，大型桥梁构件的起吊问题，结合海上运架梁用2500t起重船起重机的吊具设计，讨论了以吊具结构主梁构件重量为优化目标的主梁截面优化设计，使得该结构主梁重量较轻．利用有限元技术对该吊具结构建立有限元模型，计算了该吊具结构在各计算工况下的应力分布情况，满足了设计和安全使用的要求．     

基于三维有限元的连续箱梁墩顶弯矩折减研究

常规的预应力混凝土连续箱梁计算普遍采用梁单元,该法未能有效考虑中间支座位置处主梁弯矩的折减,存在弯矩设计值偏大的问题。本文采用三维有限元MidasFEA程序作为数值分析手段,对连续箱梁的弯矩折减进行研究。以横隔梁厚度和支座布置形式为参数,通过杆系模型和实体单元模型的主梁应力的比较结果,总结弯矩折减的影响规律。结合沈抚新区白沙河桥工程的计算分析结果,得到如下结论:支座布置形式及横隔梁厚度对墩顶弯矩折减有较大的影响,可折减88%～95%。在设计中应充分重视连续箱梁墩顶弯矩折减问题,可通过三维有限元计算得到连续箱梁墩顶弯矩折减系数。     

超大跨斜拉桥横桥向恒载非对称力学行为

为研究横桥向非对称恒载对大跨度斜拉桥受力行为的影响，以常泰长江大桥为工程背景，对横桥向非对称恒载桥梁结构的力学行为进行分析，并提出了合理的控制措施以实现理想的成桥状态.提出了一种索力快速优化的方法，采用上下游索力不对称和降低铁路二期恒载的措施解决横桥向不对称恒载引起的主梁扭转、主塔偏位问题，实现了合理的成桥状态.结果表明：通过上下游索力不对称可以有效地控制主梁扭转，斜拉索顺桥向不平衡分力和横桥向不平衡分力产生的横桥向弯曲变形大小基本一致，方向相反，有利于降低主梁横桥向弯曲变形；通过减小横桥向不对称恒载的差值可以有效地控制主塔横桥向偏位.     

多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究波形钢腹板单索面斜拉桥在自身恒载和设计使用荷载作用下的实际受力性能,以某多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验为背景,建立全桥三维有限元仿真模型,阐述荷载试验的内容及方法,对大桥的静、动力特性进行分析研究。针对单索面体系、主梁单箱五室波形钢腹板的特点,对正应力分布情况、剪力滞效应及箱梁扭转程度进行重点分析。试验数据表明:大桥主梁挠度、应力、斜拉索索力及主塔偏位等参数满足规范要求。     

浅谈曲梠川蒲石河大桥连续刚构箱梁的施工监控

丹通高速公路曲梠川蒲石河大桥是一座高墩大跨度连续刚构箱梁桥,根据悬臂施工过程中主梁应力应变发生多次的转换、结构特性复杂等因素,为了确保桥梁施工安全,采取了施工全过程进行测量监控.结合连续刚构箱梁施工工序、连续梁桥的施工特点,确定连续刚构箱梁施工测量监控方法.     

波形钢腹板箱梁桥设计方法探讨

波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢-砼组合结构.重点介绍了波形钢腹板箱梁的截面设计、腹板构造设计、预应力体系布置、顶底板连接键设计以及主梁的变形计算等,为以后的设计提供一种方法.     

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略,选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型;基于已有热-结构耦合分析方法,模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件;将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较,验证了模型的可靠性;采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析,研究了其极限承载能力和刚度衰变规律;以火灾下跨中挠度为评估指标,提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明:在对称火和结构荷载作用下,钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度,且荷载越大,火灾越严重,这一效应越显著;在油罐车等过火面积较大的火灾作用下,刚度较极限承载能力衰退更快,与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比,边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%,中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%;在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中,应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度,增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%,中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。      

中央开槽宽度对箱梁涡振特性的影响机理

设置中央开槽的箱梁通常具有良好的颤振稳定性,但该类箱梁在大攻角来流作用下的涡振性能尚不明确. 采用数值模拟方法,针对某大跨度桥梁的流线型箱梁断面,分析了5种不同中央开槽宽度箱梁的流场特性和涡振稳定性能,探究了大攻角下中央开槽宽度变化对箱梁涡振性能的影响规律,并根据静态和动态流场的变化,系统讨论了相应的气动机理. 研究结果表明:在?10°～10° 风攻角范围内,封闭箱梁的阻力系数始终最小,而其升力系数绝对值则普遍大于开槽箱梁;中央开槽宽度（L）对箱梁涡振性能影响显著,箱梁涡振振幅随着开槽宽度的增大而减小,L/B（B为箱梁宽度）由0变化至0.20,涡振振幅变化幅度达到40.9%;开槽宽度的变化会影响箱梁上表面大旋涡的运动以及箱梁中央区域来流分离程度,进而改变箱梁的涡振振幅.      

900t轮胎式提梁机吊杆的有限元分析

900 t轮胎式提梁机是为高速铁路施工而开发的新机型。其主要功能是在预制梁场内对混凝土箱梁进行起吊、搬运和配合运梁车进行装车;其具有性能稳定、高效、功能集成化高的特点。主要介绍900 t轮胎式提梁机吊杆在吊运过程中的主要受力情况及在不同工况情况下的受力分析,根据最不利的工况进行有限元分析,分析结果跟实际应用中探伤结果进行比较,发现设计的吊杆可以满足1 000次吊装,并且改进延长探伤时间为加工吊杆提供优化的设计方案。     

刚构体系独塔斜拉桥施工期抖振响应

为了更准确地计算桥梁抖振响应, 以采用刚构体系的某带大挑臂钢箱结合梁独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段为研究对象,首先在有限元建模中重点讨论因塔梁固结处节点刚性区建模方法不同而导致的桥梁结构动力特性差异;随后运用二维不可压非定常雷诺平均URANS数值模拟方法,识别大挑臂钢箱主梁断面静力三分力系数和气动导纳;最后基于Davenport准定常理论在ANSYS中开展桥梁抖振时域分析,所得结果与气弹模型风洞试验进行比较. 研究表明:施工阶段的独塔斜拉桥结构动力特性及抖振响应受塔梁结合处有限元建模方式影响十分显著,结构基频差异最大可达21.3%,进行此类桥梁动力分析时应予以足够重视;主梁断面的气动导纳识别结果表现出对来流风场参数的依赖性,抖振计算时应合理使用;主梁悬臂端抖振位移响应计算值大于风洞气弹模型试验测试值,该计算结果用于设计参考时是偏于保守的.      

孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性

近海流线型箱梁主梁距水面较低时,气动特性极易受到极端波浪边界的干扰.为研究极端波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性,以孤立波浪模拟极端波浪,基于FLUENT软件,采用铺层网格技术建立了模拟运动孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性的数值模型;利用所建立并验证的数值模型研究了不同参数下运动孤立波浪边界对流线型箱梁气动特性（静气动力系数、涡量场以及平均压力系数和脉动压力系数分布）的干扰.分析结果表明：不同孤立波浪边界运动速度干扰下流线型箱梁气动特性明显区别于无波浪工况;随波浪边界运动,迎风角处剪切层方向相比于梁底转折角处（8°风攻角）及梁顶转折角处（-8°风攻角）剪切层方向变化明显;在运动孤立波浪边界干扰下,箱梁抖振响应会随风攻角幅值增大呈增大趋势.     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

连续箱梁跨中合龙段箱梁顶板纵向裂缝分析研究

针对某桥预应力混凝土连续箱梁中跨合龙段顶板出现的纵向裂缝,根据现场检查资料并采用空间有限元分析方法进行了研究。研究结果表明,产生混凝土顶板纵向裂缝的主要原因是设计上对箱梁温度梯度和车辆轮载作用考虑不足,导致箱梁顶板产生的混凝土横向正应力超过其抗拉标准强所致。     

检修车轨道导流板对流线型箱梁涡振的影响

为研究流线型箱梁的涡激振动特性及涡振抑振措施,以某大跨度钢箱梁斜拉桥为工程背景,通过1:50节段模型风洞试验研究了主梁断面涡激振动响应;采用计算流体力学(computational fluid dynamic, CFD)分析主梁断面的二维流场. 研究结果表明,检修车轨道处漩涡脱落明显,对主梁断面涡激振动性能影响较大;导流板位置从检修车轨道外侧移动到检修车轨道内侧,主梁断面升力系数均方根值减小了24%;在检修车轨道内侧设置导流板,可以有效抑制主梁涡激振动.      

宽幅流线型箱梁涡振性能及制振措施研究

为了抑制宽幅流线型箱梁涡激振动,以青山长江大桥（大跨度宽幅流线型钢箱梁斜拉桥）为背景,通过1:50节段模型风洞试验,在低阻尼条件下研究了主梁的涡振性能以及不同气动措施包括风嘴、检修车轨道、导流板、抑振板和检修道栏杆对涡振性能的影响.结果表明:采用外形较锐的风嘴可改善主梁的气动性能;通过改变检修车轨道位置、轨道支架高度及在其两侧设置导流板对抑制涡振效果不明显;在防撞栏杆后按隔五封一方式布置抑振板,可以使竖向涡振振幅降低45%;高透风率的圆形截面检修道栏杆可显著改善主梁的涡振性能,使涡振振幅降低63%,并且该措施不会影响桥梁美观性、便于工程应用.通过1:27大比例尺节段模型风洞试验,对高透风率圆形截面检修道栏杆的抑振措施进行了验证,结果表明该措施可有效抑制宽幅流线型箱梁涡振.