斜拉桥扁平钢箱梁混合有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。文章利用六自由度的梁单元和壳单元模拟斜拉桥中不同位置扁平钢箱梁,形成混合有限元。利用该方法对某钢箱梁斜拉桥进行整体受力计算,得到钢箱梁各板件的应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性,并与常见的板壳有限元节段模型计算结果进行比较,验证了该方法的实用性与可靠性。     

单索面宽幅斜拉桥钢箱梁空间效应参数分析

以上海泖港新桥(方案)-单索面宽幅钢箱斜拉桥为背景,对单索面宽幅钢箱梁在边斜腹板及锚索腹板间设置中腹板、不设中腹板、设置小纵梁三种构造参数情况,分析了活载作用下钢箱梁横向应力分布、箱梁空间扭转变形、纵桥向剪力滞效应等空间受力特性,提出了单索面宽幅斜拉桥钢箱梁横断面构造设计建议。     

大悬挑钢箱梁三维仿真分析

以武汉市二环线大悬挑钢箱梁为例,采用三维有限元,建立以顶板、底板、腹板及横隔板等单元件组成的三维仿真模型,研究了各个单元件的受力和变形特征。结果表明:大悬挑钢箱梁面板横向应力水平数倍于常规钢箱梁,在支撑附近横向应力与纵向应力一样都为控制性因素;三维仿真模型也可分析支座横隔板和挑臂等局部构件的应力;根据结构的受力特征可有效地进行结构优化调整。     

港珠澳大桥大悬臂连续钢箱梁变形分析方法

为对钢箱梁大节段吊装过程中的结构变形进行精度可靠且效率高的计算,以港珠澳大桥深水区非通航孔桥为背景,研究该类桥梁的变形分析方法。在经典梁理论(Timoshenko深梁理论)的基础上引入剪切修正系数以模拟剪切对钢箱梁整体变形的影响,剪切修正系数采用胡海昌计算理论中的矩形分块法计算。采用ABAQUS建立港珠澳大桥深水区非通航孔桥钢箱梁大节段吊装工况下的空间板壳单元有限元模型,对考虑剪切变形的梁单元有限元模型进行校核,验证了该方法的可靠性。通过在工程实施阶段获得的现场实测变形数据,进一步验证了该方法的有效性,桥梁线形控制取得了良好的效果。     

广东清远北江四桥工程主桥超高性能混凝土-钢组合桥面板结构设计

广东清远北江四桥主桥采用单索面宽幅支承体系混合梁斜拉桥,而钢箱梁存在钢桥面铺装层易破损和钢结构疲劳开裂的通病难题,为解决其难题,主桥钢箱梁桥面采用超高韧性混凝土-钢组合桥面板,着重介绍了北江四桥主桥钢箱梁超高性能混凝土-钢组合桥面板结构构造,并采用了有限元对其进行了受力分析,计算结果表明超高韧性混凝土有效降低钢桥面结构的应力及变形,并改善铺装层的受力状况。     

宽幅钢箱梁支点横梁计算方法研究

以钢箱梁支点横梁作为研究对象,采用有限元法探讨支点处顶底板横向有效宽度的计算方法,并应用于钢箱梁横梁的简化杆系模型。将板单元模型和杆系模型2种计算结果进行对比,提出宽幅钢箱梁支点横梁合理的简化计算方法。     

石首长江公路大桥宽幅短线预制混凝土箱梁横向受力有限元计算模型分析

在短线法预制施工中,主梁往往伴随着多次体系转换。对于宽幅混凝土主梁,在多次的体系转换中混凝土梁段横向受力问题突出,对混凝土梁段施工过程中的受力与变形进行有限元计算分析是十分必要的。目前对于宽幅混凝土主梁横向受力分析多采用实体单元模拟计算,然而应用实体单元建模计算有着建模复杂、对计算机要求高等缺点,影响了计算效率。该文以石首长江公路大桥北边跨混凝土标准梁段预制施工的模拟计算为例,详细对比分析了梁单元与实体单元建模计算的优缺点。研究结果表明:用梁单元模拟宽幅箱梁的计算结果精确度略逊于实体单元,但已满足工程应用精度要求,用梁单元建模比实体单元建模更加简便、对计算机的要求要低,能大大提高计算效率。     

成桥阶段施工荷载对钢箱梁桥面结构的受力影响

为加快黄冈大桥全桥南跨引桥预制T梁的施工进度,采取通过北侧梁板运输车过桥运梁支援南侧的T梁施工方案。通过有限元结构分析软件建模,对梁板运输车在钢箱梁结构不同工况下的应力和变形进行计算,对结果进行分析,表明在不同工况荷载作用下,钢箱梁段不同结构部位产生的应力和变形满足设计要求,说明该方案的可行性。     

基于梁格法的大边跨钢混混合梁有限元分析

为探明大边跨钢混混合梁受力特点及变形性能,以在建孙口黄河特大桥为研究对象,采用桥梁专用有限元分析软件Midas/Civil2019,在整桥单梁模型分析的基础上,考虑横隔板、加劲肋实际布置,构建了大边跨钢箱梁空间梁格法计算模型,得到了钢箱梁各构件的应力分布、变形规律和支座反力,并与单梁模型计算结果进行对比分析。结果表明:梁格模型的组合应力、剪应力、挠度和支反力与单梁模型规律相同,但极值均有所提高。在此类桥梁设计时,建议采用梁格法模型代替单梁模型。     

宽幅钢箱梁若干设计要点研究

随着经济建设的发展，桥梁宽度日益增加，宽幅钢箱梁被广泛的应用于各类工程实践，为探究此类结构的受力模式，以2×40 m跨径的宽幅钢箱梁为研究对象，建立三维数值分析模型。以典型工况为荷载条件，验证单梁法、梁格法及板壳单元法的设计精度，在此基础上，分析、归纳及总结了宽幅钢箱梁的受力特性，结合有限元分析成果及中外规范着重论述了宽幅钢箱梁横梁的受力模式及简化计算方法，提出了宽幅钢箱梁的设计建议，以期为类似结构的设计提供参考。     

PC薄壁宽幅空心板纵向开裂原因分析及加固措施

针对目前预应力薄壁宽幅空心板桥普遍发生的底板纵向开裂现象,以某高速公路薄壁宽幅空心板桥为背景,分别采用弹性地基梁比拟法、有限元法和足尺模型扭转试验法分析该桥空心板底板开裂原因。该薄壁宽幅空心板桥上部构造均为20m后张法预应力混凝土宽幅空心板(混凝土为C40),每跨横向各设8片空心板。理论和有限元计算得出最大扭矩作用下空心板最大横向拉应力分别为2.23MPa、2.35MPa(角隅处),大于C40混凝土抗拉强度设计值。基于荷载叠加原理进行了空心板足尺扭转试验,试验值与计算值趋势一致,进一步表明畸变效应是导致纵向开裂的主要原因。根据纵向裂缝的特征及其原因,提出采用粘贴钢板法对板梁进行加固,并运用有限元程序ANSYS计算了加固后板梁的横向拉应力,验证了加固方案的可行性。     

曲线变宽连续钢箱梁桥的设计要点

对曲线变宽连续钢箱梁采用MIDAS软件建立空间梁单元、空间板单元进行计算分析,优化曲梁单元计算模型更加符合实际受力情况.依据新规范对各个设计要点如:局部稳定折减、剪力滞折减、第二体系、空间腹板配比等分项阐述,总结曲线钢箱梁计算规律与设计要点,提出优化设计思路.根据梁、板单元特性与结构特点合理选择计算模型.     

某高速公路互通连续钢箱梁结构计算分析研究

该文以某高速公路互通枢纽(36+55+36) m连续钢箱梁为工程依托,运用桥梁结构分析软件Midas/Civil,分别采用简化梁单元法、基于梁单元的多体系应力叠加法、板壳单元法进行结构计算分析。通过比较各种方法计算的应力情况、挠度以及自振特性等,论证了多体系应力叠加法和板壳单元法计算的可靠性,并根据各种计算方法的特点,总结了各种方法的适用环境,可为钢箱梁的结构计算提供指导和借鉴。     

双箱单室曲线钢箱梁桥的不同建模方法计算结果对比分析

曲线钢箱梁比直线钢箱梁多了曲线弯曲引起的偏载效应,因双箱单室结构各箱室之间受力的分担比例发生变化,致使其比单箱单室曲线钢箱梁的受力要复杂。在计算分析中若采用常规的单梁模型或梁格模型,不能完全真实反映实际受力情况。为了解决双箱单室曲线钢箱梁在自重、升温、基本组合等工况下的应力分布,以2×61 m的连续钢箱梁为研究对象,建立板单元模型、梁单元模型、梁格模型分别计算并对结果进行对比分析。结果表明:1)自重作用下单梁模型不能考虑横向分布效应,其误差较大; 2)整体升温作用下单梁模型计算结果比板单元大,而梁格模型计算结果比板单元小; 3)组合后单梁模型最大误差达到10%,梁格模型达到7%,设计中不能忽略。     

车辆荷载作用下钢箱梁焊缝应力响应特性研究

依托某大跨径悬索桥钢箱梁工程实例,基于ANSYS软件建立全桥梁单元模型与局部钢箱梁板单元模型,并将不同尺度的模型进行耦合,实现钢箱梁边界条件的准确模拟;然后,依据公路桥梁通行车辆荷载特点,设置车轮荷载在4种不同的横向位置加载的工况,计算不同工况下U肋对接焊缝、U肋与横隔板焊接焊缝的应力响应特点与差异;最后,分析各类焊缝在车辆荷载作用下的应力响应影响面,确定车轮荷载对焊缝的影响范围与程度,为钢箱梁疲劳计算的焊缝模拟与疲劳应力响应计算提供一定的参考。     

带外伸横梁的钢箱梁桥横梁计算有效分布宽度研究

为解决带外伸横梁的钢箱梁桥横梁计算有效分布宽度问题,借助无限长板带对位荷载下的应力分布研究结果,导出了不同桥宽和不同宽度外伸横梁对应的有效分布宽度扩散角;然后分别采用板壳有限元模型和梁单元模型对实际工程中超宽桥梁外伸横梁受力进行对比分析,以验证导出的有效分布宽度扩散角的实用性和有效性。结果表明：采用导出的有效分布宽度扩散角的梁单元模型计算结果与板壳有限元模型计算结果非常接近,且能够包络板壳有限元模型的计算结果,是偏于安全的。     

钢箱梁用于公、铁桥梁时正交异性板疲劳敏感部位应力比较

宁波甬江铁路斜拉桥在设计中采用钢箱梁方案,在铁路桥中为国内首例.铁路桥梁钢轨横向位置固定,桥面铺装也与公路桥梁不同,为研究钢箱粱正交异性板用于铁路桥梁和公路桥梁的区别,在桥面板上分别设置铁路与公路铺装,通过有限元计算,得出设置不同铺装时疲劳敏感部位应力的横向影响线、纵向影响线,研究各部位应力的产生原因,分析钢箱梁正交异...     

剪切变形对制造线形和安装线形的影响

为了研究剪切变形对悬臂拼装钢箱梁桥主梁制造线形和安装线形的影响,更好地设计成桥状态。该文通过有限元方法计算钢箱梁截面的剪应力不均匀系数,并与钢箱梁板壳单元实体模型进行对比。结果表明：有限元软件计算的剪应力不均匀系数精确可靠,经过简单的模型计算,指出剪切变形使得主梁制造线形和主梁安装线形发生改变,忽视剪切变形会影响新旧梁段上、下翼板的拼装缝,最终影响成桥线形的平顺性;对比采用悬臂拼装的某大跨度斜拉桥考虑剪切变形前、后主梁制造线形和主梁安装线形的变化,指出剪切变形对制造线形和安装线形的重要性。     

钢箱梁横向分片架设技术研究

与传统节段拼装、整体吊装相比，横向分片整孔架设更适合山区高墩曲线钢箱梁施工。横向分片划分是影响钢箱梁桥施工质量和效率的重要因素，分片划分不合理易引起相邻梁段顶底板错台。针对山区分片架设的中等跨径钢箱梁所面临的横向分片划分，建立钢箱梁横向分片划分的理论计算模型和MIDAS有限元模型，通过初参数法进行分片变形计算，并比较分析片段截面面积一致、惯性矩一致及竖向变形一致原则的优劣。结果表明：以钢箱梁分片后形成槽形梁、工字形梁等梁片竖向变形一致为原则可有效避免梁片拼装面临的顶板、底板错缝甚至错台问题；给出了该控制原则下钢箱梁横向分片宽度、梁片变形解析式，其计算精度较高，可用于指导钢箱梁片段横向划分。     

Computation Method of Live Load Effect of Simply-supported Steel-concrete Composite Box Girder Bridge

为准确计算多梁式宽幅钢-混凝土组合简支箱梁的活载效应,基于Bredt扭转方程推导了钢-混凝土组合箱梁的抗扭刚度计算公式,研究了偏心压力法、刚接板法2种现行横向分布算方法对于该类桥梁的适用性,并与梁格法以及ABAQUS三雏数值仿真的结果进行了对比分析.数值计算结果表明:计算边主梁的活载效应时,修正偏心压力法计算结果与空间实体有限元的结果相比偏于安全;计算中主梁的活载效应时,刚接板法与空间实体有限元结果吻合较好;梁格法也是一种较精确的计算方法.在进行此类桥梁的设计中,采用考虑横向分布系数的半解析算法仍然是可行的.