洛溪大桥拓宽工程双壁钢围堰结构受力分析

为了研究洛溪大桥拓宽工程Z3^#主墩承台所用八边形双壁钢围堰挡水结构的力学性能，采用有限元软件ANSYS对该钢围堰关键施工阶段的受力特征进行仿真分析，以保证钢围堰在施工阶段的安全性。研究结果表明：1)钢围堰内封底混凝土达到设计强度，且围堰内的水抽干时所对应的工况为最不利工况，此时结构的最大变形为7.18 mm,出现在围堰横桥向壁板的中部；2)结构的最大应力为180.25 MPa,出现在水平横撑棱角附近，其中水平横撑处于第2节围堰下端至第1道内支撑的中间位置；3)在施工阶段中，八边形双壁钢围堰的变形和最大应力均小于设计值，结构刚度和强度满足要求。     

某大桥主桥双壁钢围堰计算分析

某大桥主桥采用双壁钢围堰的结构型式。为了准确了解钢围堰结构的变形和应力情况,确保工程施工安全,对该钢围堰用ANSYS软件进行了计算分析。控制性工况分析结果显示,围堰结构最大变形值较为合适,所有构件应力均低于设计条件既定的限值,结构稳定性能够满足规范要求。     

湘江特大桥双壁钢套箱围堰受力分析及优化处理

长湘高速公路湘江特大桥主桥为(115+195+115)m三跨预应力混凝土连续刚构桥,该桥58号、59号主墩承台采用无底双壁钢套箱围堰施工。为使围堰结构合理、施工安全,采用三维有限元软件ANSYS对该桥58号、59号主墩承台围堰进行结构分析,并结合施工现场的特点,对围堰结构进行优化处理。结果表明:围堰封底混凝土达到80%设计强度并进行堰内抽水时为最不利工况;增大环板厚度使围堰结构受力明显减小;围堰夹壁内填充混凝土较填充水可有效减少结构的最大应力和变形、提高结构的刚度和稳定性;围堰最可能的失效模式为钢围堰连同封底混凝土一起上浮,增加封底混凝土与桩护筒间的握裹力(采取围堰压重、堰壁内灌水等措施)有利于提高围堰抗浮稳定性。实践证明优化措施取得了良好的效果。     

大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段受力性能研究

为研究大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段的力学行为与传力机理,设计相似比为1:4的全截面静载试验模型,测试最不利及超载工况下结构的应力、变形、开裂等;结合有限元仿真分析,研究桥塔钢-混结合段的传力机理,并进一步探讨结构构造参数对其影响规律。结果表明:最不利荷载工况下,钢结构最不利压应力为-165.44 MPa,位于钢过渡段主跨受压侧壁板;混凝土最不利拉应力为8.65 MPa,叠加预应力效应后约为1.73 MPa,位于混凝土段边跨受拉侧;沿塔轴向,钢结构应力平缓降低并在承压板附近存在突变,混凝土应力较为平稳;剪力钉及PBL剪力键弯曲应力均呈"两头大、中间小"的马鞍形分布。模型各构件实测应力随荷载增加呈线性增长,模型整体处于弹性受力状态;结合段钢-混最大滑移值仅65 μm,钢-混之间协同受力良好;模型上下缘实测应力差异约为10%,表明双向曲面构造引起一定的空间受力特性,但挠度量值差异小。超载工况下,1.4倍加载时混凝土段边跨受拉侧出现裂纹;1.7倍加载时钢过渡段主跨受压侧局部应力屈服,模型受力整体表现为以钢过渡段受压侧及混凝土段受拉侧最为不利。2.0倍加载下,模型水平挠度随荷载变化均近似线性增加,转角近似满足线性变化,受混凝土开裂影响较小;最大水平挠度仅1.43 mm,挠跨比约为1/3 000,结构具有良好的刚度性能;结合段内混凝土局部开裂对受拉区的钢-混相对滑移影响较为显著。通过承压板、钢壁板及PBL板分别传递荷载66.3%、15.2%及18.5%,承压板为主要传力构件。参数讨论表明,原桥合理承压板、钢壁板厚度分别介于40~80、24~40 mm之间,剪力连接件刚度对结构传力影响较小。     

锁口钢管桩围堰结构受力性能分析

为研究锁口钢管桩围堰受力性能,以某连续梁桥主墩基础施工所采用的锁口钢管桩围堰结构为工程背景,采用ANSYS建立其三维有限元模型,分析最不利工况条件下各构件应力,并着重分析封底混凝土厚度对锁口钢管桩受力的影响。结果表明,各构件最大应力均小于容许应力,且有一定安全富余量;钢管桩最大应力点位于钢管桩与封底混凝土顶面相交线的角部;钢管桩最大应力值随封底混凝土厚度的增大呈先线性减小、后基本保持不变的趋势。在实际设计中,建议从满足抗浮稳定性与优化钢管桩受力两方面来优化设计封底混凝土厚度。     

T构桥墩梁固结处局部应力分析

T构桥、连续刚构桥的0号块结构及受力复杂,为研究墩梁固结处0号块的受力情况,本文采用空间杆系有限元软件MIDAS-FEA进行了施工阶段最大悬臂工况、使用阶段最不利剪力效应组合工况、使用阶段最不利弯矩效应组合工况下的空间应力计算。通过对各种最不利工况下的应力计算分析,保证了0号块的局部设计的准确性。     

基坑锁口钢管桩围堰的受力行为分析

锁口钢围堰以其良好的经济效益及施工特点常广泛应用于桥墩基坑开挖过程中,但基于其复杂的结构特征,致使其受力特征较为复杂。该文以某大桥北岸主墩承台开挖基坑过程中所采用锁口钢管桩为例,详细分析其在施工过程中的受力特性。在3种主要不利荷载工况下,基于有限元分析软件,建立了锁口钢管桩三维整体模型。分析并验算了典型不利荷载工况下,锁口钢围堰结构的变形、强度及稳定性。数值计算结果与规范值对比分析表明锁口钢围堰结构在施工过程中满足规范要求的强度、刚度及稳定性要求,具有良好的受力性能。     

正交异性钢桥面铺装的力学分析

采用有限元方法分析正交异性板桥面铺装体系在车辆荷载作用下的力学响应规律,探求钢桥面铺装破坏的力学机理。比较各种工况的计算结果,确定了每种应力的最不利荷载位置。分析结果表明,钢桥面铺装在轮载作用下的应力最值均位于正交异性板的刚度突变位置,如最大纵向应力位于横隔板上方,最大横向应力及最大剪应力位于加劲肋腹板上方。研究结果可以为正交异性板优化设计及钢桥面铺装设计指标的确定提供理论依据。     

钢-混凝土组合梁桥设计优化研究与工程建设应用

利用钢梁与混凝土的组合性能优势和技术,将市政快速路大跨径简支预制板组合梁方案优化设计为叠合板组合梁桥面体系,新方案实现桥梁结构高度降低17.3%,用钢量降低20.2%。优化方案有限元模型验算结果显示,在最不利工况荷载下,边梁抗弯最不利应力为162 MPa,混凝土最不利压应力为-14.2 MPa;中梁抗弯最不利应力为165 MPa,混凝土最不利压应力为-13.8 MPa;边梁挠度39.3 mm,挠跨比为1/1399,中梁挠度36.6 mm,挠跨比为1/1503,均满足设计规范要求。成桥静力载荷试验结果显示,在公路-I级荷载水平下,结构最大挠度值为17 mm,最大挠跨比为1/3235,最大压拉应力值为24.68 MPa,最大压应力值为50.16 MPa,远小于Q345钢材应力设计值,桥梁结构性能满足规范要求。     

库区高水头单壁钢吊箱围堰设计与施工

广连高速公路5标A1分部北江特大桥主墩9号、10号墩为高桩承台,采用钢吊箱围堰施工,围堰内外最大水头差9.5 m,针对高水头差围堰结构安全及底板龙骨回收困难等难题进行设计,采用有限元分析软件对钢吊箱各工况进行受力验算,保证施工安全,并介绍库区高水头钢吊箱的关键施工过程,可为相同类型钢吊箱围堰的设计与施工提供借鉴。     

内河深水暗流钢围堰施工关键技术研究

以位于某铁路支线公路的L大桥为研究背景,研究内河深水暗流钢围堰施工关键技术.通过有限元建立该大桥钢围堰模型并设定模型条件,对钢板桩、土层相互作用以及河水水位上涨等展开拟合计算.依据水文地质参数及水流压强,计算钢围堰整体自重、静水压力、水浮力、流水压力等,将结果导入有限元模型,以模拟钢围堰施工过程,并清晰展现其中5种危险施工情况.试验结果表明,平衡前与平衡后土层位移最大值分别是8 736 mm、2 661 mm,该情况符合施工条件;钢围堰Y方向最大位移为76 mm,进行抽水与拆除支撑时位移增大,此时应加强施工安全警惕;钢围堰等效应力随静水压力增大而大幅度增加;钢板桩位移与水位成正比,水位上涨初期钢板桩位移与水位未上涨时相差不大,当水位上涨最高期时,钢板桩承受流水压力增大.     

连续刚构大桥主墩钢围堰施工技术研究

以某主桥为连续刚构大桥为研究对象，介绍了大桥主墩在现状河道内围堰施工的设计情况，并采用有限元分析软件MIDAS对围堰的各构件在不利工况下的受力进行了验算[1-3]，围堰的安全施工保证了后续承台施工的安全。该案例的设计及分析可为同类工程的设计提供参考。     

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况，根据某实际工程，利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型，分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明：运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况；塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律，钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度；主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中，峰值达8.5 MPa；最大主压应力为16.8 MPa，均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下，塔-基钢混结合段受力安全。     

水下岩层中大直径轻型双壁钢围堰设计与施工

广深港铁路客运专线沙湾水道特大桥6号主墩双壁钢围堰设计嵌入水下岩层中7 m.6号墩双壁钢围堰采用圆形双薄壁钢壳和混凝土组合结构,结合6号墩双壁钢围堰的施工,介绍32.6 m大直径轻型双壁钢围堰结构设计、抗浮设计和水下岩层基坑开挖、双壁钢围堰制作、浮运、定位、下沉、封底、拆除等关键施工技术.该施工过程中采用的"先挖后沉"的施工工艺安全、可靠,大方量抓斗船开挖水下软质岩层快速、精确.     

深水基础超长钢板桩围堰设计与施工关键技术

芒稻河特大桥主桥为(77+3×130+82)m预应力混凝土刚构-连续梁组合体系桥,主墩基础位于深水区,承台施工时抽水最大水头达18.7m。采用钢板桩围堰施工承台,围堰最大平面尺寸为45.6m×16.8m,采用拉森Ⅳw型钢板桩,单根桩长36m,围堰内设置5道内支撑。采用有限元软件,计算围堰3个主要施工工况下钢板桩和内支撑的变形、应力,以及围堰封底抽水完成工况下封底混凝土的抗浮安全系数和应力,计算结果均满足要求。施工时,采用定位导向架和平面定位框限位插打钢板桩,内支撑采用工厂拼装现场分层整体吊装、水下抄垫等工艺,应用水下分阶段吸泥、水下二次封底等施工技术,实现了深水钢板桩围堰快速安全施工。     

双排钢板桩围堰结构加固优化分析研究

双排钢板桩围堰是上海地区水利工程中普遍使用的围堰形式,通过比较钢板桩典型支护结构的有限元数值计算结果和理论计算结果,验证了有限元模型参数的准确性,并针对围堰两侧堆载、被动区土体加固、拉杆布置等加固措施对围堰受力及变形的影响进行了深入研究,结果发现临土侧设置堆载、被动区土体横向加固及适当降低拉杆位置可以获得有效且经济的围堰内力及变形控制效果。     

下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载计算方法

为更加准确方便地计算飞机滑行过程中对下穿飞机跑道的地铁区间隧道最不利作用位置的附加荷载值，将飞机22个轮子的最不利滑动荷载峰值作为飞机静荷载作用集中力，运用布辛奈斯克理论公式求解22个轮载作用下的地层附加应力值，分析不同埋深条件下最大竖向附加应力的分布规律和量值变化规律。根据荷载-结构法与飞机附加应力的理论解，确定下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载的最不利分布模式，并通过回归分析得到飞机附加应力q1、q5的简化计算公式。最后通过数值模拟的方法验证了布辛奈斯克理论公式的适用性。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大，飞机最大竖向附加应力与隧道竖向围岩压力的比值先迅速下降，随后缓慢下降，当隧道埋深大于50 m时，飞机最大竖向附加应力与竖向围岩压力的比值较小； 2）不同隧道埋深下的飞机最大竖向附加应力值点位置基本一致，位于距离飞机最后一排轮子2.1~3.3 m的中轴线上； 3）飞机附加荷载最不利分布模式为近似对称梯形分布模式，此时飞机最大竖向附加应力值点位于隧道拱顶正上方； 4）简化后的附加应力q1与隧道埋深z呈负相关关系，q5与隧道埋深z、隧道洞径D呈负相关关系。