参数变化对PRC弯梁桥动力性能影响仿真分析

为分析参数变化对PRC弯梁桥动力性能的影响,推导了考虑预应力效应的弯梁桥单元刚度矩阵,并建立了考虑预应力效应的PRC连续箱形弯梁桥模型。采用数值仿真方法,研究了预应力、曲率半径、弯扭刚度比、约束情况、截面翘曲及车速等对PRC箱形弯梁桥自振特性的影响,研究了预应力和曲率半径对PRC箱形弯梁桥动力响应的影响。结果表明：各种参数的变化对PRC弯梁桥的动力性能均有影响,且具有一定的规律性,给出了各设计参数的合理取值范围,对PRC弯梁桥的设计具有一定的参考价值。     

中小跨径梁拱组合体系桥的设计应用

梁拱组合体系桥具有造型优美、集梁桥与拱桥之长,对地形地质条件适应性好等优点,上世纪90年代开始在大跨径桥梁中进行了应用实践,近年来在一些对桥型有特殊要求的中小跨径桥梁中,该桥型也逐步有了应用。对3座中小跨径梁拱组合体系桥的设计要点进行介绍,建议对30m以下小跨径桥主梁可采用空心板截面,30m以上中等跨径桥主梁可采用箱形截面,并应注重对结构截面尺寸及主要材料指标进行优化。     

小半径宽箱室弯桥结构受力分析

20世纪70年代计算机性能大幅度提高,同时计算机占据资源也急遽减小,利用计算机进行工程分析计算得到普及,建立完整的或精细的桥梁有限元模型已经变成可能,特别是斜弯桥的空间分析普遍采用有限元分析。弯桥本身受力复杂,同等跨径下由于弯扭耦合效应使弯桥受力较直桥更为不利。对某小半径匝道桥分别采用单梁建模、梁格建模分析,对两种不同建模方式的受力、变形等进行对比,此次计算分析结果可以为同类桥梁的计算提供参考。     

新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板间距研究

为有效控制新型波形钢腹板钢底板混凝土顶板组合箱梁畸变和翘曲效应,利用有限元模型分析横隔板形式和数量对偏心荷载作用下新型组合梁截面畸变性能的影响,并基于参数研究腹板厚高比和截面厚宽比与横隔板间距的关系。结果表明:横隔板可有效增强新型波形钢腹板组合箱梁抗畸变性能,但对控制截面扭转变形作用较差;腹板厚高比和截面厚宽比对组合梁截面畸变效应影响较大,综合考虑腹板厚高比和截面厚宽比的影响,拟合出新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板合理间距经验公式,所提出的经验公式计算结果与有限元结果吻合较好,可为该类组合桥梁横隔板设计提供理论支撑。     

浅析体外预应力变截面箱形连续梁桥的特点

牡丹江铁岭河桥是黑龙江省第一座体外预应力变截面箱形连续梁桥,位于鹤大公路鸡西至牡丹江段一级公路通往牡丹江支线二级公路上,跨越牡丹江支流铁岭河的一座公路桥.此桥原设计为5孔20m,上部为预应力空心板梁,下部为钻孔桩基础;后来经过设计审查,征得鸡牡工程建设指挥部的同意,报请黑龙江省交通厅科技处批准,将原设计改为跨径25 m+40 m+25 m的体外预应力变截面箱形连续梁桥,作为试验桥考虑,由指挥部主要工程技术人员与"哈尔滨工业大学交通科学与工程学院"桥梁研究所组成科研攻关小组开展工作.该桥设计由"哈尔滨工业大学交通科学与工程学院"桥梁研究所设计;施工由宁安市公路管理站路桥公司组织施工,于2001年5月初开始,到2001年10月末主体工程完成,共计用6个月的时间.     

板——桁模型理论计算预应力混凝土构件抗扭强度

提出了小扭弯比情况下箱形截面预应力混凝土构件在弯、剪、扭共同作用下的板－桁模型计算方法，按照力的平衡，变形协调材料本构关系等，建立了相应的计算方程，并编制了全过程分析了电算程序。通过对试验资料的验证，情况吻合良好。     

单箱三室箱梁横向计算分析

箱形截面梁具有结构轻、抗弯抗扭刚度大的特点,在国内外大跨径桥梁中得到广泛应用与推广。但是目前单箱多室现浇箱梁桥结构分析大多只进行纵桥向的结构计算,很少进行横桥向的结构分析。设计经验表明,当箱室宽度过大时,比如超过6m,就应当进行箱室的横向计算分析。通过一个算列,详细介绍了单箱多室现浇箱梁桥横向计算的要点,以期为今后同类桥梁设计提供借鉴。     

考虑桥面铺装层叠合效应的装配式T梁桥加固研究

对一座20 m跨径装配式钢筋混凝土T型截面连续梁桥的结构加固设计工作,提出在结构承载能力判定中,合理计入桥面铺装层的叠合效应的必要性。通过有限单元法对结构在组合截面下的工作状态应力进行建模分析和计算。并结合现场成桥试验实测应变值,综合评价了计算模型中混凝土主梁与铺装层之间的合理连接形式,为今后工程中既有桥梁的加固设计和结构承载能力评估等相应工作中对铺装层的考虑提供了理论支持。     

SAP2000单元截面非线性温度梯度的计算方法

通用结构分析软件SAP2000不支持单元截面非线性温度梯度的输入,严重制约其在桥梁某些领域的运用(例如其无法准确计算独柱墩混凝土弯桥的横向倾覆稳定性,因为非线性温度梯度对混凝土弯桥受力有相当大的影响)。研究提供一种解决方案,将单元截面的非线性温度梯度等效转化为“均匀温差+线性温度梯度”的组合,使SAP2000软件能够计算单元截面的非线性温度梯度,从而更好地分析桥梁结构。照此方案使用SAP2000软件对连续梁结构实例进行非线性温度梯度计算,并用桥梁博士V3.2软件进行验证。     

高强轻集料混凝土连续刚构桥应力分析

基于高强轻集料混凝土连续刚构桥的结构与设计特点,考虑施工阶段累积效应和混凝土的收缩、蠕变效应,采用有限元理论对成桥后不同荷载组合作用下的箱梁腹板主应力进行了计算分析,得出高强轻集料砼在桥梁上的局部应用有利于抑制箱梁腹板斜裂缝的结论:(1)恒载作用下,各关键截面计算点均有σ′1<σ1,高强轻集料混凝土在连续刚构桥上部结构的使用,降低了主跨3/8截面腹板上端和质心高度处的主拉应力;其他各选取计算点处,普遍不同程度地加大了主压应力储备;(2)考虑偏载和温度作用的正常使用极限状态短期荷载组合下,轻砼桥腹板σ′1满足现行公路桥规要求,且均比普砼桥第一主应力降低;(3)上述荷载组合下,左边跨现浇段中间截面第一主应力受高强轻集料混凝土影响不大;左边跨现浇段外和主跨的各关键截面,轻砼桥不同高度计算点σ′1较普砼桥明显减小,且沿同一截面竖向,自腹板上端、质心到下端,减小幅度依次变小;沿桥轴线方向,愈接近主1#墩,σ′1减小得越多,最大减小值为0.54MPa.     

Segmental Bridges under Combined Torsion, Bending and Shear

Segmental bridges with unbonded prestressed tendons have some advantages, such as the weather independence and the corrosion protection of prestressing tendons. This paper analyzed the behavior of a prestressed segmental bridge with unbonded tendons under combined loading of torsion, bending and shear. According to the experiment research, a modified skew bending model was developed to calculate the bearing capacity of segmental bridges subjected to combined bending, shear and torsion. The finite element method was used to investigate the deflection behaviors of such structure, also to check the theoretical model. The theoretical and FEM research resuits were compared favorably with the test results from Technical University of Braunschweig, Germany. Finally, suggestion for the design and construction of segmental bridges with external prestressing was made.     

悬吊双层闭口箱梁桥面风振性能

以悬吊双层闭口箱梁桥面为研究对象,通过风洞试验,针对结构静力耦合与气动干扰对悬吊双层闭口箱梁桥面风振性能影响进行了研究;采用变分模态分解方法对试验监测信号进行模态分解,识别颤振模态;通过振动形态矢量图与相位图对颤振弯扭耦合程度及弯扭相位差进行分析;根据最小二乘法识别颤振导数,基于激励-反馈原理,由颤振导数识别颤振气动阻尼。研究结果表明:在结构静力耦合与气动干扰共同作用下,下层断面发生软颤振,其竖向、扭转振动参与度系数分别为0.85、0.53,其颤振形态倾向于竖向振动;下层断面在自激气动力作用下发生颤振,自激气动力相位差减小导致颤振弯扭相位差减小为81.29°,而上层断面在结构耦合力作用下发生强迫振动,结构耦合力相位差决定上层断面弯扭相位差为100.81°;下层断面竖向振动气动阻尼主要来源于竖向速度自激升力负阻尼以及弯扭速度通过激励反馈所产生的耦合升力负阻尼,分别为60%和40%;下层断面转振动气动阻尼主要来源于扭转速度自激升力矩正阻尼以及弯扭速度通过激励反馈所产生的耦合升力矩正阻尼,分别为45%和50%。可见,对于悬吊双层闭口箱梁桥面,下层断面在竖向振动气动负阻尼驱动下发生偏于竖向振动形态软颤振,下层断面软颤振诱发悬吊双层桥面振动系统整体发生弯扭耦合软颤振。      

车身结构中常用薄壁构件的刚度分析

本文利用有限元法计算了车身结构中常用的几种薄壁截面梁的弯扭刚度。在分析比较的基础上 ,从轻量化的角度出发 ,确定出弯扭刚度最佳的截面形状。对礼帽型组合薄壁截面梁进行了基于几何模型和基于有限元模型两种方式的参数研究。得出梁的弯曲刚度随其各个特征尺寸变化的规律。为薄壁构件的选型及刚度设计提供了依据。     

圆中空夹层钢管混凝土纯扭构件工作机理研究

圆中空夹层钢管混凝土是在两个同心放置的圆钢管中间灌注混凝土而形成的一种新型组合结构。已有学者对其在轴压、压弯、纯弯等方面及在往复荷载下的力学性能进行研究,当被用作构筑物独立柱、输电塔杆、发电风车支架时其抗扭性能是十分重要的,但目前还未见对这方面研究的报道。利用有限元软件ABAQUS建模对钢管混凝土纯扭构件进行计算,数值模拟结果的正确性得到了试验结果的验证。在此基础上,对圆中空夹层钢管混凝土纯扭构件的扭矩-转角全过程曲线进行了计算。计算结果表明,扭矩-转角曲线可分为三个阶段:弹性段、弹塑性段和塑性强化段,通过对这三个阶段中内外钢管和混凝土的应力分布云图及其相互作用的分析,揭示了圆中空夹层钢管混凝土在扭矩作用下的工作机理。     

预应力连续刚构桥施工空间仿真分析

箱梁桥是一个空间的结构受力体系,因承受拉、压、弯、剪和扭等的复合作用,其结构变形和受力情况十分复杂,在大跨P.C.连续刚构桥中表现得尤为显著.通过对ANSYS程序进行二次开发,实现了重庆合川白果渡嘉陵江大桥主桥施工全过程的空间仿真分析,这对深入认识该类桥的实际受力情况意义重大.     

预应力连续刚构桥施工空间仿真分析

箱梁桥是一个空间的结构受力体系,因承受拉、压、弯、剪和扭等的复合作用,其结构变形和受力情况十分复杂,在大跨P.C.连续刚构桥中表现得尤为显著.通过对ANSYS程序进行二次开发,实现了重庆合川白果渡嘉陵江大桥主桥施工全过程的空间仿真分析,这对深入认识该类桥的实际受力情况意义重大.     

大曲率小箱梁桥型研究

笔者对简支曲线小箱梁桥型的设计、理论计算、模型与实桥试验作了系列研究 ,并以曲线梁理论计算为依据进行弯矩拟合和扭矩拟合 ,为实际工程应用提供了一种具有足够精度的实用计算方法 .在实桥施工中摸索出一套适合我国国情的预制曲线小箱梁的施工工艺 .对这种桥型的研究将为先曲线简支再变成连续结构的分析奠定了基础     

基于MIDAS/Civil的既有桥梁温度应力有限元分析

温度应力是大型桥梁结构开裂的重要影响因素之一。以既有典型桥梁为背景,参考我国公路桥梁设计规范,采用通用有限元程序MIDAS/Civil对该桥温度效应进行仿真分析,得到截面温度梯度和体系温变对该桥应力的影响规律,然后将截面温度梯度和体系温变进行线性组合,探讨它们对大桥内力的影响,并与实际检测的桥梁裂缝分布进行对比。同时,从理论角度计算得到跨中截面最大的弯矩与软件计算结果甚为接近,从而验证了软件计算的合理性,其有限元模拟得到的结论对该桥的维修加固及同类型桥梁的结构设计具有一定参考价值。     

连续组合梁桥UHPC接缝抗弯性能研究

针对连续组合梁桥负弯矩区桥面板易开裂的难题,提出了新型钢-混组合梁桥负弯矩区UHPC (Ultra-High Performance Concrete)接缝方案。通过建立Midas有限元模型分析了应用UHPC接缝的连续组合梁桥负弯矩区的抗弯性能,自编Matlab程序分析连续组合梁桥的裂后截面刚度折减与内力重分布,并从抗裂性能角度进行参数分析。结果表明,组合梁桥负弯矩区UHPC接缝具有良好的技术先进性和经济性。     

复合材料薄壁杆件非线性扭转分析

考虑几何非线性的影响,建立了在拉、压、弯、扭组合变形下复合材料薄壁杆件理论.重点对杆件进行非线性扭转分析.由给出的等效本构方程和总势能泛函,根据最小势能原理导出了所给问题的平衡控制方程和相应边界条件.讨论了该方程和边界条件的求解.