柱式桥墩盖梁内力计算方法探讨

笔者阐述了两种不同计算图式下盖梁内力计算方法,并进行了对比分析.分析表明,当考虑立柱刚度影响时,盖梁内力将进行二次分配,致使跨中正弯矩减小、支点负弯矩增大(称之为“刚架效应”),随着立柱与盖梁的线刚度比的增大,此种效应越显著.当立柱与盖梁的线刚度比较小时,可采用简化的双悬臂简支梁(连续梁)图式,但在支点截面应作适当的加强处理;而对于重要桥梁或立柱与盖梁的线刚度比较大的桥梁,宜采用双悬臂刚架结构图式进行计算.     

双柱式墩盖梁内力影响因素分析及预应力束布置

用MIDAS对双柱式盖梁进行整体有限元分析,分别比较盖梁高度、桥墩间距和桥墩高度对盖梁控制截面内力的影响,从而为盖梁在不同受力情况下预应力束的合理布置提供依据;同时通过工程实例可得:正确的选取结构计算模型为盖梁预应力束的布置数量和位置奠定了基础。分析表明,当桥墩间距一定时,盖梁高度对盖梁内力影响很小;当盖梁高度一定时,桥墩间距对盖梁内力影响很大,盖梁跨中弯矩随桥墩间距的增大而增大,盖梁支点弯矩随桥墩间距的增大而减小;随着桥墩高度的减小,盖梁跨中弯矩有增大的趋势,支点弯矩有减小的趋势。     

落地支架在连续梁悬臂浇注施工中的应用

文章以某变截面连续梁为背景,阐述了挂篮悬臂浇筑法和落地支架现浇法两种施工方法对桥梁内力的影响.通过施工过程模拟,对桥梁在两种施工方法下的内力及变形进行计算;结合施工现场情况将不同施工方法的工期和成本进行对比分析.结果表明,连续梁的弯矩、变形受施工方法的影响较大;与挂篮悬臂浇筑法相比,采用落地支架施工的PC连续梁负弯矩减小,而正弯矩增大,边跨跨中的竖向挠度增加,同时缩短工期、降低成本.     

考虑流凌效应的大跨径梁桥最大悬臂施工状态作用响应分析

内蒙古包树黄河特大桥工程在黄河凌汛期恰好处于最大悬臂施工阶段,为保证其安全度汛,对此种不利工况进行作用响应分析及安全性验算.采用计算土弹簧刚度来模拟桩-土摩阻效应,并采用Maxwell模型以模拟墩顶新型粘滞阻尼器的墩梁位移效应,建立了该桥最大悬臂施工阶段数值仿真模型.在流凌期间实测流冰荷载、洪水荷载及风载等作用组合下,计算分析了该桥最大悬臂阶段桥墩和主梁的线形变化和受力特性.结果表明,流冰荷载单独作用对该桥最大悬臂阶段桥墩和主梁线形和内力影响有限,同时在各荷载工况下桥墩及主梁线形和内力均满足桥梁监控要求.     

遮挡效应对双柱悬索拉线塔风力特性影响分析

为研究悬索拉线塔在遮挡条件下塔体风荷载的分布特性,为抗风设计提供理论依据,采用高频测力天平分别对单、双立柱在紊流以及均匀流风场中进行风洞试验,分析研究了遮挡效应对塔架立柱基底弯矩功率谱以及平均风力系数的影响,并对塔架基底弯矩功率谱进行了参数拟合,基于顺风向脉动风速谱的基本形式,分别完成了单立柱及双立柱顺风向、横风向以及扭转向动力风荷载模型的参数拟合.研究结果表明:紊流场下,对于单立柱,横风向基底弯矩功率谱峰值主要在15°、30°、45°风向角下较大;双立柱条件下(即存在遮挡效应),对于横风向基底弯矩功率谱而言,其变化规律同顺风向基底弯矩谱基本一致,但其谱峰值是顺风向峰值的10倍;均匀流场下,遮挡距离在10D~20D(D为塔架截面宽度)时,三分力系数变化最敏感,遮挡效应最为显著.     

箱形梁长悬臂板的有限元分析

应用有限元软件Ansys,对箱形梁长悬臂板的内力分布规律进行有限元数值分析,着重研究悬臂长度、泊松比、板厚等参数对悬臂板内力分布规律的影响.结果表明：在轮压荷载作用下,长悬臂板内会产生较大的正弯矩,其最大值约为悬臂根部最大负弯矩的一半;随着轮压荷载作用位置的变化,根部负弯矩具有特殊的变化规律,当轮压荷载离悬臂根部的距离较大时,根部负弯矩近似按线性规律变化,根部最大负弯矩基本不随悬臂长度而变;泊松比和板厚对悬臂板内力的影响不大.     

箱梁桥面板计算分析方法的比较

按照现行规范考虑板的有效工作宽度下的板的理论算法、不考虑腹板支承宽度下的平面杆系算法、考虑腹板支承宽度下的平面框架算法三种算法,以一单箱双室连续梁为例,选取两典型断面,分别验算了其悬臂根部、腹板支点、箱室跨中几处在最不利横向布载下的弯矩内力值。通过比较得出了有益的结论,为今后桥梁设计工作提供一些参考。     

既有铁路桥梁声屏障的高速列车脉动风致响应

采用SAP2000有限元软件,建立了既有桥梁声屏障的有限元模型,混凝土插板与H型钢立柱之间的连接采用位移和转角弹簧模拟.探讨了脉动力采用多点输入和一致输入,跨度16,24和32 m的铁路桥梁声屏障的动力响应,分析了声屏障的位移峰值、弯矩峰值和动力放大系数的分布特征.结果表明,常用跨度铁路桥梁声屏障的行波效应系数均小于1;声屏障立柱的位移和挑梁弯矩的最大值随桥梁跨度增大而减小;声屏障挑梁刚度过小,跨度16 m的铁路桥梁声屏障立柱的最大位移达15.5 mm.     

多柱式盖梁的电算方法

在沈大高速公路改扩建工程中,存在着大量的四柱式甚至五柱式盖梁,为了快速、准确地计算这些多柱式盖梁,本文提出了一种精确的电算方法根据用户输入的设计数据,将上部结构和墩台盖梁自动离散化为有限元模型,计算上部结构反力和盖梁内力及位移的影响线,然后在上述影响线上进行纵桥向和横桥向的动态加载,得到盖梁的最不利荷载效应.     

特殊活载作用下简支梁桥临时支撑的刚度优化

以理论推导和计算结果为基础,建立不同有限元模型,分析在不同支撑刚度下梁截面的内力变化情况,研究得出了临时支撑在不同刚度时,对简支梁内力的影响规律。研究结果表明:支撑刚度与主梁刚度比处于某一比值关系时,主梁全截面受力更均匀合理,不会出现支点负弯矩情况。并结合实桥,通过不同荷载试验,检验了研究结果的合理性。     

焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力简化计算方法

为预测界面焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力, 考虑了焊钉锈蚀后其抗剪强度与混凝土黏结强度和有效面积降低对焊钉抗剪承载力的劣化影响, 提出焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度和锈蚀焊钉抗剪承载力系数的概念及其计算公式; 基于塑性简化计算假定, 采用焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度对其抗弯承载力进行折减, 建立了焊钉锈蚀后组合梁正负弯矩区抗弯承载力计算模型, 分析了23根组合梁抗弯承载力试验结果, 验证了计算模型的有效性。试验结果表明: 在焊钉锈蚀率低于10%时, 试验梁正负弯矩区抗弯承载力的试验值与提出公式的理论计算值非常接近, 其中正弯矩区试验值与计算值的平均比值为1.00, 变异系数为0.04, 负弯矩区二者平均比值为1.01, 变异系数为0, 由此可见, 计算结果与试验结果吻合较好。简化计算方法可用作界面焊钉锈蚀率较小情况下钢-混组合梁抗弯承载力定量和定性分析。      

圆拱结构平面外稳定分析方法

为研究圆拱结构的平面外稳定问题,根据其与圆曲梁变形的相关性,首先考虑二阶弯矩效应建立了圆曲梁平衡方程,结合圆曲梁几何方程和物理方程,推导了考虑大位移的自由扭转圆曲梁的挠度控制方程和扭转角控制方程,分别给出了圆曲梁的挠度和扭转角的解析解一般格式及相应简化格式,同时获得了圆曲梁变形和内力表达式;在此基础上,提出了圆拱结构平面外分岔失稳和极值点失稳的分析方法;计算了4种圆拱结构的平面外分岔失稳临界荷载系数及失稳模态,并与文献模型作对比分析;根据4种圆拱结构的荷载-位移曲线进行了极值点失稳分析. 研究结果表明:采用本文模型计算的两端铰支圆拱平面外分岔失稳临界荷载系数与文献模型结果相差为0,而且可以得到工程中常用但鲜有人研究的跨中单铰拱及两端插支拱的平面外分岔失稳临界荷载;各类圆拱在面内均布径向荷载作用下的平面外分岔失稳模态均为单波对称;圆拱径向荷载的存在不改变圆拱面外荷载位移曲线的线性特征,却降低了面外抗弯刚度,当径向荷载达到某一值时,面外抗弯刚度为0,则发生面外失稳.      

蜂窝梁弯扭屈曲分析及整体稳定性的计算方法

蜂窝梁是在工字钢或H型钢腹板上按一定的线形进行切割后变换位置重新焊接组合形成的新型钢梁,具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点.由于蜂窝梁腹板开孔,与相同截面的实腹梁相比抗侧刚度被削弱,整体稳定性降低.文中以实腹梁临界弯矩计算公式为基础,考虑蜂窝梁的抗侧刚度、翘曲刚度和扭转刚度,给出蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,采用ANSYS对纯弯状态下的蜂窝梁进行了弯扭屈曲分析,以蜂窝梁的孔高比和距高比为变量,给出了不同情况下蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩值,并与当量实腹梁临界弯矩公式计算结果进行对比,得出蜂窝梁临界弯矩与当量实腹梁临界弯矩之差随孔高比和距高比之间的变化关系,对蜂窝梁整体稳定性计算公式进行修正,最后提出了蜂窝梁整体稳定性的实用计算方法.     

Theoretical analysis of natural frequency of externally prestressed concrete beam based on rigidity correction

A dynamic test on externally prestressed simply supported concrete beams separately with three typical types of tendon distributions was conducted. The results show that the natural frequencies of the beams increase with the increase in the prestressing force at,the tensioning stage, and the natural frequencies decrease after the cracks occur in the beams. Following the calculation formula of natural frequency of externally prestressed beam, which was reported in a literature, the natural frequencies of the experimental beams are calculated, and big errors are found between the test results and the calculated ones of natural frequency values. As a result, this paper has tried to adopt two methods to correct the rigidity parameter of the concrete beam in the formula for natural frequency calculation, and to use the corrected formula to calculate the frequencies of the experimental beams. The calculation results indicate a good consistency with the experimental ones, which verifies the feasibility of the corrected formula.     

悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响

依据梁轨相互作用原理, 提出了基于悬索桥成桥变形状态重构道床纵向阻力位移-力曲线的方法, 并从存在初始位移的5×32 m简支梁桥上无缝线路钢轨受力和变形两方面验证了重构方法的可行性; 结合多单元建模方法与U.L.列式法, 建立了考虑悬索桥初始内力和几何非线性的线-梁-索-缆-塔空间计算模型, 以某(2×84+1 092+2×84) m大跨悬索桥为例, 对比分析了不同工况下悬索桥初始内力与几何非线性对梁轨相互作用的影响。分析结果表明: 提出的道床纵向阻力重构方法能够避免桥梁初始变形对梁轨相互作用的影响, 使悬索桥上无缝线路计算模型能考虑初始内力的影响; 主缆垂度效应对各工况下梁轨相互作用的影响不足1%, 计算中可忽略该因素; 悬索桥初始内力主要影响挠曲、制动及断轨工况, 可使挠曲力、制动力及断缝值分别降低22.4%、12.7%和9.3%;大变形效应不仅可以改变挠曲力分布规律, 还可大幅减小断缝值, 降幅达22.4%;建议悬索桥上无缝线路在挠曲、制动及断轨工况下应考虑初始内力与大变形效应的影响, 伸缩工况下可将悬索桥简化为同等跨度的跨中纵向约束、梁端自由的连续梁桥进行计算; 建立的计算模型可为悬索桥上无缝线路设计提供精确的仿真结果。      

大宽跨比整体简支板桥合理简化计算模式探讨

针对宽跨比较大的整体简支板桥,分析现今常用横向分布计算方法原理的近似与局限。选取3组不同宽跨比桥梁,依不同桥面布载分5种工况建立ANSYS有限元实体模型。分析模型数据与常用横向分布计算方法之间的结果差异,提出了一套适用于整体板桥的内力简化计算模式。     

塔梁间纵向弹性约束对斜拉桥抗震性能的影响

目前漂浮、半漂浮体系斜拉桥是广泛采用的的斜拉桥体系。在地震荷载作用下这两种体系的内力反应比较小,而位移反应比较大,常常不能满足要求。对塔梁间纵向弹性约束对斜拉桥抗震性能的影响进行了理论分析和实例计算。计算结果表明它能显著的减小漂浮、半漂浮体系斜拉桥在地震作用下的位移反应,又能使内力反应满足抗震要求,因此它不失为一种有效的改善漂浮、半漂浮体系斜拉桥抗震性能的手段。     

考虑结构长期性能多梁式预应力混凝土斜梁桥合理施工方法研究

采用梁格法建立多梁式预应力混凝土斜梁桥空间有限元分析模型,通过模拟不同施工过程进行计算分析,发现采用不同施工方法实现的结构成桥后的内力和变形差异很大;支座反力的分布也有较大的差别.成桥后钢束二次效应对结构的内力和反力的影响也较大,因此在设计选择斜粱桥施工方法时应引起注意.