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。     

动水压力对连续刚构桥梁地震响应的影响

为了研究地震作用下深水薄壁空心桥墩内外域水体动水压力对连续刚构桥梁动力响应的影响,应用流固耦合有限元理论,考虑重力、纵向预应力和动水压力,建立了庙子坪岷江大桥连续刚构桥梁的计算模型,并采用实测的地震波进行计算.结果表明:动水压力对连续刚构桥梁自振频率和振型的影响不大,前30阶频率降低率最大值约为8％,箱梁各部分横向位移峰值增量在10％～20％之间,主墩内力峰值增量最大值约170％,箱梁内力峰值增量最大值约75％;地震加速度、桥墩入水深度是影响动水压力的重要因素.     

中承式钢管混凝土拱桥动载响应分析

介绍了某中承式钢管混凝土拱桥动载试验的相关内容,包括测点布置、脉动测试、跑车测试、刹车测试以及桥梁结构动力特性评价方法;利用有限元分析软件计算得到桥梁前三阶振型、频率,通过自振频率实测值与理论计算值的对比可知,该桥梁结构刚度良好,有较强的耐冲击性,而且实测结果验证了有限元计算结果。     

基于静动载试验的桥梁承载能力评估研究

为了合理地评估桥梁结构的承载能力,以准跨径为13 m、横向25片空心板的三跨简支板桥为背景,采用有限元法和荷载试验方法分别分析了桥梁承载能力。试验表明:背景桥梁计算所得的挠度和应变校验系数分别在0.16～0.54和0.14～0.40之间,均满足结构强度和刚度的要求。实测挠度的横向分布规律与理论挠度的横向分布规律相吻合,说明横向刚度良好且传力正常。背景桥梁的有限元计算振型与实测振型形状吻合程度很高,验证了有限元模型的正确性;一阶竖向振型的阻尼比4.58%,属于低阻尼振动。实测振型与理论值吻合较好,实桥自振频率实测值为10 Hz,而有限元软件计算频率为9.1 Hz,其两者的误差为9%,竖向自振频率实测值与计算自振频率的比值为1.1,误差较小同时满足刚度的要求。     

时速300 km/h高速列车诱发高架箱梁结构振动特性分析

为揭示高速铁路桥梁结构振动产生与传递机理,分别采用数值方法与现场实测研究时速300 km/h高速列车诱发高架箱梁结构振动特性。首先,建立高架简支箱梁三维有限元动力学模型,分析列车以300 km/h速度通过时,高架箱梁结构振动特性及传递规律。然后,选择沪昆高铁高安—南昌区间某高架轨道,对高速列车引起的桥梁结构振动进行现场测试,并将有限元计算结果与实测结果进行对比。结果表明:有限元分析与现场实测结果在20～400 Hz吻合良好。桥梁结构振动的优势频率为31.5～125 Hz,峰值频率为31.5～63 Hz,在16 Hz处有一个明显的波谷;当频率大于200 Hz时,桥梁结构加速度振级急剧下降,可以针对31.5～63 Hz频率进行桥梁结构减振设计。桥梁顶板最大加速度振级为88.59～100.48 dB,对应的峰值频率为31.5 Hz和40 Hz;桥梁底板最大加速度振级为82.96～94.29 dB,对应的峰值频率为31.5 Hz和63 Hz,箱梁底板振动对桥梁结构振动的贡献最大。     

大跨径钢管混凝土拱桥自振特性分析与动载试验

桥梁结构的自振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。本文通过建立有限元模型进行模态分析和动载试验,以获得大跨径钢管混凝土拱桥的计算和实测自振特性,测得了桥梁的自振频率、振型和阻尼比,并对实桥测试结果和计算结果进行分析比较,得到横塘港大桥主桥在动力荷载下的实际工作状态,以此判断该桥整体结构的安全承载能力和使用条件。     

预应力高强混凝土T梁的非线性仿真计算

结合高强混凝土材料的特点,利用大型软件ANSYS程序,计入材料非线性的影响,充分考虑预应力钢筋、普通钢筋的作用,对预应力高强混凝土T梁进行了全过程仿真计算.计算结果全面反映了预应力高强混凝土T梁的受力过程、破坏形态,结果可靠.     

预应力混凝土单箱双室连续箱梁桥承载能力实桥试验研究

以主桥为(35+60+35)m的预应力混凝土单箱双室连续箱梁结构——金华至温州铁路扩能改造工程——塘雅立交桥为研究对象,基于大型通用有限元程序软件Midas Civil进行理论计算,根据理论计算结果,进行静载试验及动载试验,试验结果表明试验跨在试验荷载作用下处于弹性工作状态,承载能力满足有关规范的要求,桥梁自振频率测试结果较理论计算值高,表明主桥结构整体动刚度较好。     

林长高速公路井头村大桥荷载试验分析

林长高速公路井头村大桥属于预应力混凝土组合箱梁桥,本文通过采用Madis Civil有限元进行分析计算,对该桥承载能力进行分析,介绍了该种结构桥梁的静、动载情况,为这种结构的桥梁荷载试验分析积累了一定经验。     

莫-喀高速铁路简支箱梁竖向下限基频研究

为研究莫-喀高速铁路简支箱梁竖向下限基频,通过理论公式计算预应力混凝土简支箱梁的竖向基频,建立有限元模型,根据设计荷载效应大于等于实际运营车辆荷载效应的原则,确定梁体容许动力系数;基于移动荷载模型进行动力仿真分析,得到列车作用下简支箱梁的实际动力系数;提出了设计速度250、300、350 km/h和400 km/h简支箱梁竖向自振基频的下限值. 研究表明:梁体动力响应幅值均在其一阶竖弯频率出现波峰;通过调节桥梁的竖向自振基频,避开列车对桥梁的竖向激振频率可以有效降低振动波峰;建议设计速度250、300、350 km/h和400 km/h跨度33.1 m预应力混凝土简支箱梁竖向自振基频分别为3.02、3.63、4.08 Hz和4.68 Hz.      

火灾后桥梁承载力计算分析及处理

火灾将对桥梁结构产生很大影响,高温会使普通钢筋和预应力钢筋强度降低以及混凝土质量的衰退,影响结构的承载能力和使用性能。借鉴以往研究成果,根据混凝土桥梁自身特点,以某空心板桥火灾后承载力计算为例,提出适用于混凝土桥梁的火灾后承载能力计算方法并根据计算结果确定加固方案。该方法亦可为其他类型桥梁的火灾后承载力计算及加固方案的确定提供参考。     

波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥参数敏感性分析

为研究波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥的参数敏感性,以减河大桥为研究对象建立有限元模型,分析主梁质量、混凝土弹性模量、预应力损失及混凝土收缩徐变等参数对主梁结构的影响,从主梁顶板、底板应力变化及竖向挠度变化确定各参数对结构的影响程度,即参数敏感性。结果表明:主梁质量、预应力损失和混凝土收缩徐变对桥梁结构影响较大,混凝土弹性模量对桥梁结构影响较小,边跨合龙处、中跨合龙处和0~#块位置受影响程度较大,应加强监控,保证成桥后的结构安全和线形平顺。     

基于MPGA算法的钢-混叠合梁有限元模型修正方法研究

为解决钢-混叠合梁有限元模型参数误差导致计算结果与实际相差较大的问题,基于MPGA算法,使用ANSYS建立某钢-混叠合梁有限元模型并对5个敏感性较高的参数进行了修正.结果表明:修正后参数值均呈现增大趋势,其中钢箱梁混凝土弹性模量和桥面混凝土弹性模量增幅较大,分别达到21.23％和9.05％,模型前10阶振动频率与实测值更为接近,对于5～10阶高阶振动频率,理论计算值与实测值误差均在5％以内,MAC值更趋于1,修正后模型能较为全面地反映实际结构的刚度分布,可作为基准有限元模型为日后健康监测提供指导.     

预应力效应对预应力混凝土简支梁动力特性的影响

为研究预应力对简支梁竖向基频的影响,以预应力混凝土简支梁为研究对象,运用能量变分法与Hamilton原理推导出简支梁在预应力作用下的竖向振动微分方程,并求出预应力对频率影响的解析解公式,从理论上证明了预应力可以提高简支梁的竖向自振频率.预应力混凝土简支梁竖向自振频率的影响因素主要有阶数、预应力大小和预应力筋截面面积.采用DOE实验设计方法对影响竖向自振频率因素的优先级进行分析,结果表明,阶数的影响大于预应力大小以及预应力筋截面面积的影响.最后利用ANSYS建立有限元模型与本文理论计算结果进行比较,结果表明预应力引起的轴向效应在计算竖向一阶自振频率时是不能忽略的.     

中承式钢管混凝土拱桥地震动响应分析

近年来,钢管混凝土拱桥由于具有承载力高、跨越能力强、抗震性能好、施工方便等优点得到广泛应用。以某跨度为240m的中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2013建立桥梁空间有限元模型。采用子空间迭代法计算桥梁前90阶的自振特性,包括频率、周期及振型。桥梁的第一阶频率为0.347Hz,周期为2.882s,振型表现为拱肋正对称横弯。同时,采用时程分析法进行地震动响应分析,分析成果可为桥梁健康监测系统在传感器布置和现场动力测试等方面提供依据。     

变截面预应力混凝土箱梁桥结构计算与病害分析

为了验证变截面预应力混凝土箱梁桥的病害产生原因,实地随机调查交通量并确定三种典型荷载工况,用有限元软件建立了梁桥模型并进行了结构计算分析。研究结果表明:超载是该桥产生箱梁底板横向开裂的主要原因,竖向预应力失效导致腹板内侧开裂严重,纵向预应力钢束定位偏差易导致底板混凝土分层劈裂。     

波形腹板钢箱-混凝土箱梁桥的有限元模型修正

为了缩小波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥有限元值与实测值之间的偏差，提出了采用响应面法和Fmincon算法相结合的桥梁有限元模型修正方法. 以甘肃景中机场连接线的一座波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥为研究对象，首先对其进行静、动载试验，获得其弯曲振动频率、挠度及应变的实测值；其次分别采用实体和板壳模式的有限元建模获得该桥相应的弯曲振动频率、挠度及应变的计算值，通过与实测值对比分析后，选取较为精确的实体模式有限元模型作为修正的初始有限元模型；随后在合理选择设计参数的基础上，通过中心复合试验设计得到相应的结构响应，采用最小二乘法拟合得到结构响应和设计参数之间的二次多项式回归方程，并构造目标响应与相应响应实测值差值的目标函数；最后运用Fmincon算法对目标函数进行迭代计算，获得参数修正值及该桥的基准有限元模型. 研究结果表明:采用响应面法和Fmincon算法相结合的方法对波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥的有限元模型进行修正切实可行，具有修正过程简单、计算收敛速度快等特点，计算时间在0.25～0.75 s内，一阶弯曲振动频率相对误差由4.85%依据不同响应组合修正到1.62%～2.91%不等；通过对遗传算法和Fmincon算法的比较发现，Fmincon算法显著提高了模型修正效率，可为实际工程中该类桥梁的有限元建模分析及力学性能分析提供参考.      

130m单塔单索面无背索斜拉桥荷载试验研究

以一座130m单塔单索面无背索斜拉桥为工程背景,对其进行了静动载试验,并结合三维有限元模型进行理论分析计算,分析了各试验工况下该桥的位移、应力和索力的变化以及结构的固有频率、阻尼比、冲击系数等性能。结果表明,桥梁结构动静力实测值与理论值吻合良好,桥梁整体工作性能良好,动载试验频率、模态与计算频率、模态吻合较好,验证了模型的准确性,可为同类桥梁的设计提供参考。     

某双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥成桥荷载试验研究

某双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥主跨265m,上跨南水北调总干渠,为检验该桥设计和施工质量是否满足设计和标准规范要求,首先利用MIDAS/Civil建立空间有限元模型进行计算分析,通过对该桥进行荷载试验,实测结构的静力效应(静应变和静位移),以及自振频率、振型、阻尼比等桥梁动力参数,分析并评定桥梁承载能力和安全性,为项目交工验收提供科学依据。     

铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动与动力性能

为探究铁路大跨T形刚构桥车桥耦合振动特性与动力性能,以宜万铁路马水河大桥为工程背景,建立桥梁空间杆系有限元模型以及包含31个自由度的车辆模型,进行车桥耦合振动计算分析.通过动载试验测试桥梁的自振特性,并测试列车以不同速度通过桥跨和以一定速度在特定位置制动时桥跨结构的动应变、动位移以及加速度等动力响应.依据动载试验与车桥耦合振动计算综合分析马水河大桥的动力性能.研究结果表明:车桥耦合振动计算结果与实测结果吻合较好,桥梁结构动力响应满足规范限值,该桥具有良好的横向、竖向刚度与动力性能;实测桥跨结构及墩顶动力系数最大值为1.08,桥梁结构受行车及制动的动力作用不明显;列车的动力响应随车速的提高而增大,但均满足规范限值,具有良好的安全性与平稳性.