波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁桥疲劳性能

为研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的热点应力分布规律、疲劳性能演化和疲劳破坏形式，开展了波形钢腹板-钢管混凝土(CSW-CFST)桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管(CSW-ST)桁式弦杆组合梁疲劳性能试验和有限元分析；研究了CSW-CFST和CSW-ST桁式弦杆组合梁疲劳性能的异同，分析了弦杆内混凝土改善组合梁疲劳性能的本质原因，探讨了CSW-CFST桁式弦杆组合梁疲劳寿命的评价方法，并将采用美国石油协会(API)、国际管结构发展与研究委员会(CIDECT)和挪威船级社(DNV)设计标准所得CSW-CFST桁式弦杆组合的梁疲劳寿命分别与试验结果进行了对比。研究结果表明:采用线性外推方式得到的CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力为二次外推方式所得的1.036倍，偏安全角度考虑，CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力宜采用线性外推求解；组合梁斜腹板段热点应力明显大于直腹板段，最大热点应力出现在斜腹板与圆弧过渡段相交处，相较于CSW-ST桁式弦杆组合梁，弦杆内混凝土能使CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力下降26.8%，但热点应力分布规律不变；建议将疲劳裂缝萌生时刻对应的反复加载次数定义为CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命；弦杆内混凝土能够延缓疲劳裂缝沿壁厚和长度方向的扩展速度，可使CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命提高61.5%，但不改变组合梁的疲劳破坏模式和疲劳裂缝类型；采用DNV所得CSW-CFST桁式弦杆组合的梁疲劳寿命与试验结果间的误差最小，不超过26.4%，建议采用DNV给出的钢管相贯节点疲劳设计应力(S)-疲劳寿命(N)曲线初步计算CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命。      

芜湖长江大桥连续板桁结合梁的空间结构分析

采用空间梁单元和板单元的组合空间模型,对芜湖长江大桥正桥第三联3×144m板桁结合连续钢桁梁施工过程中主桁杆件和桥面板的应力变化及结构的自振特性进行了较为详细的分析.     

某斜拉式桁架桥节点局部应力仿真分析

通过建立某斜拉式桁架桥节点的ANSYS有限元模型,并根据结构的实际情况对边界以及荷载进行模拟,分别计算出节点在恒栽以及恒栽加活载作用下的应力分布情况,这一分析方法和结果可为局部应力分析以及同类型桥梁的设计提供参考.     

钢节点加腋前后的有限元分析

建立了有广泛代表性的钢框架加腋节点的三维有限元模型,对其进行了非线性分析.绘制了加腋节点中关键部位的应力分布图,对比地分析了加腋节点和普通节点中各种应力分布规律;并利用Ansys的立体切片显示功能,沿着定义的路径来分析应力分布,判断加腋后对节点应力的影响.     

铸造缺陷对铸钢节点钢结构力学性能的影响

为了研究铸钢件中铸造缺陷的等级大小、位置分布对其静力性能、疲劳性能的影响，通过Solidworks软件建立了包含铸钢节点的钢桁架结构的实体模型，根据已有研究成果确定了铸钢节点上缺陷的尺寸与位置；对带有不同铸造缺陷的桁架结构进行静力加载，通过分析结构的应力分布、位移分布情况确定铸造缺陷对其静力强度、静力刚度的影响；对带有不同铸造缺陷的桁架结构进行等幅疲劳加载，通过铸钢节点的修正应力疲劳寿命（S-N）曲线求得模型的局部疲劳寿命，明确铸造缺陷对结构疲劳性能的影响. 研究结果表明:当铸钢节点的不同位置含有相同大小的铸造缺陷时，不同模型的应力极值最大相差11.7%，不同模型的疲劳寿命相差两个数量级；当铸钢节点的同一位置含有不同大小的铸造缺陷时，不同模型的应力极值最大相差1.7%，不同模型的疲劳寿命相差一个数量级；以上两种情况对结构整体和局部的位移分布均没有明显影响；当铸钢节点中铸造缺陷的分布发生变化时，不同模型间应力极值的变化率为8.8%，不同模型的疲劳性能均劣于只包含单个铸造缺陷的模型.      

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能, 引入热点应力法, 可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅, 并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析, 拟合得到热点应力幅-循环次数曲线; 选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估, 并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明: 相比于墩顶矩形钢管混凝土节点, 跨中矩形钢管节点热点应力幅更大, 为60.1 MPa, 发生在主管表面, 但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa, 满足疲劳设计要求; 对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化, 原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后, 管内混凝土改变了节点局部刚度, 使相贯线焊趾处应力分布均匀, 支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%, 对原设计节点进行焊缝后处理, 可有效消除焊接初始拉应力, 改善节点疲劳性能, 支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%;采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估, 支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa, 大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa, 空间杆系模型计算结果偏保守, 且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应, 也无法准确判断疲劳开裂起始位置。      

那莫右江大桥主桥主桁架的静力计算

论述采用三维空间模型对大跨径中承式钢管混凝土桁式拱桥主拱肋应力计算的步骤和方法.     

桁式组合拱桥存在的问题及加固新思路的探讨

从结构整体性、强度计算方法、内力调整方面查找桁式组合拱桥存在问题的根源,指出危旧桁式组合拱应采用按施工阶段来划分不同工况的应力叠加计算方法来评估其承载力.建立了一个工程实例的有限元模型,进行了分析验证.对比桁和拱在不同阶段的受力特性,依据斜杆在不同阶段内力的变化,然后提出一个由可调内力的柔性拉索来置换不可调内力的刚性斜杆的加固新思路.用实例验证了理论上的可行性.     

某斜拉式桁架桥节点局部应力仿真分析

通过建立某斜拉式桁架桥节点的ANSYS有限元模型,并根据结构的实际情况对边界以及荷载进行模拟,分别计算出节点在恒栽以及恒载加活载作用下的应力分布情况,这一分析方法和结果可为局部应力分析以及同类型桥梁的设计提供参考。     

120m下承式简支钢桁架桥设计分析

以新安京杭运河大桥主桥120m下承式简支钢桁架桥施工设计为例,设计中对主桥构造尺寸拟定(包含桁架高度、节间长度、斜杆倾角、主桁间距、各杆件及节点板厚度等),通过midas Civil 软件进行结构验算,发现原设计中部分杆件强度应力储备不足,通过深度分析,优化了构造尺寸。结果表明:钢桁架各构件强度、整体稳定性、杆件稳定性、刚度和疲劳验算均满足规范要求,结构设计经济、耐久、安全可靠。     

风和随机车流下悬索桥伸缩缝纵向变形

为动态仿真与评估运营阶段风和随机车流联合作用下大跨钢桁悬索桥伸缩缝纵向变形, 建立了风-随机车流-钢桁悬索桥分析系统; 基于已有单主梁风-车-桥耦合振动分析系统, 引入弹簧单元模拟伸缩缝, 并从车-桥耦合关系和钢桁梁横断面风荷载精细化加载2个方面将分析系统从单主梁提升为梁格法; 基于监测数据仿真重现了交通流荷载, 采用建立的分析系统计算了一座典型大跨钢桁悬索桥伸缩缝在随机车流作用下的动态位移时程响应, 获取并验证了累计位移与交通流质量的相关关系; 以滑动支承耐磨材料厚度为评估指标确定了伸缩缝累计位移临界值, 评估了伸缩缝的正常工作寿命; 在不同风速和随机车流作用下对伸缩缝纵向变形性能进行了参数敏感性分析。分析结果表明: 伸缩缝在随机车流作用下的时位移极值远小于设计允许伸缩范围-880~880 mm; 伸缩缝累计位移与其对应时段内的交通流荷载具有正相关性; 在风与随机车流联合作用下, 风速小于15 m·s-1时, 影响伸缩缝纵向变形的主要荷载因素为随机车流, 风速大于15 m·s-1时, 主要荷载因素为风荷载; 伸缩缝时位移极值与时累计位移随风速的增大均呈增大趋势; 当风速增大至20 m·s-1时, 风荷载产生的伸缩缝纵向变形近似为车流荷载下的2倍; 建立的风-随机车流-钢桁悬索桥分析系统可为运营荷载下伸缩缝纵向变形的动态仿真与性能评估提供数值分析平台。      

悬索桥钢桁架加劲梁施工方法分析

以角笼坝大桥为实例,利用桥梁结构非线性仿真分析计算软件BNLAS,建立空间全桥模型,针对钢桁架加劲梁节段间四种连接方式进行分析计算,并对结果进行分析比较,从理论上得出施工中节段间仅在上弦设铰的连接方式最为合理,但对于跨度相对较小的悬索桥,考虑方便施工,可采用其它三种上下弦均连接的施工方式。同时,又对钢桁架加劲梁的吊装长度作了分析讨论,得出节段间在仅上弦设铰的连接方式下,吊装长度只能达到有限长度的结论。通过实测结果与计算结果的对比,验证了模拟分析计算结果的可信性。     

基于机电耦合的自适应桁架结构最优拓扑控制

以自适应桁架结构为研究对象，发展了结构拓扑优化的理论，并将其应用于自适应结构的最优拓控制之中，首先求出了结构在设计荷载作用下的最优拓扑，然后考虑了两种情况下结构的拓扑重构，其一是结构同时又受到一随机外载的作用；其二是结构中某一在役单元突然失效，算例表明了方法的正确性和有效性。     

某立交现浇箱梁施工支架设计

针对某立交桥施工中由于跨越已有高架桥所面临的支架顶部标高受限、底部净空要求严格、施工支架跨度大等实际问题,对原有贝雷桁架配合军用墩的施工方案进行了修改,选择HZ450型钢作为跨越高架桥的主体结构。由两边贝雷桁架所形成的悬臂结构来代替原方案中设于高架桥面上的临时支墩,以作为钢梁的两端支撑,从而形成由贝雷桁架与钢梁配合使用的施工支架平台,并对施工支架强度、刚度和稳定性进行了验算。实践证明,该施工方案是切实可行的。并对类似施工问题有一定的指导意义。     

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.     

斜拉式桁架桥节点局部应力分析

斜拉式桁架桥是一种结构形式新颖的桥梁,其节点处多根杆件交叉,并有预应力钢筋通过,混凝土受力复杂而容易开裂.文中以工程实例为背景,建立了节点处的三维有限元模型,采用有限元程序对节点处的应力分布进行了分析.分析表明:只要构造合理,就能保证节点应力分布均匀,混凝土应力满足规范限值要求,但在预应力钢筋锚头下以及下弦杆截面突变处的小范围内存在一定的应力集中,在设计以及施工中值得注意.     

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.     

柔性拱钢性梁桥设计

合肥铁路枢纽南环线跨合宁高速特大桥是一座铁路上跨高速公路的特大桥,该桥采用(114.75+229.5+114.75)m柔性拱刚性梁,主跨跨度在国内同类型桥梁中居于首位.介绍了该桥的总体设计、结构构造及总体施工方法.     

基于影响矩阵的桁架结构预应力损失识别方法

为计算出每束预应力钢束实时的预应力损失,依据预应力桁架结构观测变形,基于位移影响矩阵原理提出一种预应力损失识别方法. 通过有限元分析,建立预应力损失值与桁架结构观测点位移值之间的关系方程,并依据极小值优化原理,获得预应力损失值. 研究表明:当单位预应力损失取30%～50%时,得到的位移影响矩阵计算预应力损失时误差最小,约为1%～2%;三角形桁架1/4跨度和3/4跨度处位移观测点对预应力损失的敏感性最高. 最后,以黔渝线上某高铁站房的大跨钢筋预应力桁架结构为例,验证了该方法的正确性.