梁格法在连续梁拱组合结构分析中的应用

以某连续梁拱组合结构为工程背景,应用梁格法建立有限元模型并进行施工阶段分析．对比成桥阶段边、中腹板应力与变形差异。同时建立单梁模型,与空间梁格模型进行对比分析,验证梁格模型计算结果的精度。     

基于空间网格模型的非对称连续梁病害分析

阐述了目前变截面连续梁桥开裂的现状及病害产生的原因以及计算分析现状,指出了设计中计算所采用单梁模型、平面梁格模型与实体模型的不足,从而引出实用精细化分析方法 -空间网格模型并详细介绍空间网格模型的原理。以病害桥梁为背景,描述检测结果并初步分析裂缝成因,以此为依据分析了超载、腹板温差等影响因素。从正应力和面内主拉应力的角度重点对比了腹板开裂位置与应力超限的范围,得出了温差不是引起腹板开裂的敏感因素,超载是引起腹板开裂的主要原因。进而表明,空间网格分析方法可为此类箱梁结构的分析提供有意义的指导。     

基于实体单元的等截面宽箱梁有限元分析

目前,预应力混凝土箱梁宽跨比越来越大,依据平面杆系理论计算结果已较难体现结构空间效应。采用实体单元对3跨连续梁进行全桥精细化分析,着重考察箱梁墩顶顶板、边跨跨中底板及边支座附近应力状态,计算结果表明:梁单元和实体单元计算差异较大,实体单元模拟更接近宽箱梁实际应力状态。     

将金山特大桥高墩大跨连续梁桥设计

将金山特大桥主桥由一跨32m预应力混凝土T梁桥和(60.75+4×100+60.75)m预应力连续梁桥组成。预应力连续梁桥主梁采用单箱单室直腹板变截面箱形梁,设置三向预应力体系。采用恒载与1/2活载所产生的挠度之和对主梁反向设置预拱度。在各活动支座处设顺桥向水平预偏值。采用圆端形桥墩,1号墩为实体墩,2～6号墩为空心墩,均采用群桩基础。采用BSAS V3.76软件对主梁进行平面静力分析,采用桥梁博士软件分析箱梁截面横向受力并对3种车型通过桥梁时的车桥系统空间动力响应进行计算。计算结果表明:桥梁设计均满足规范要求,桥梁具有良好的动力特性及列车走行性,列车通过桥梁时的安全性和乘坐舒适性均满足要求。     

大倾斜度腹板箱梁桥结构设计及受力特性研究

多箱室大倾斜腹板箱梁桥在工程实践上应用不多,可借鉴资料少。以某座大倾斜度腹板高架匝道桥4×20 m连续梁为背景,进行结构设计,采用ANSYS软件对大倾斜度箱梁建立实体及实体-板单元混合模型进行对比分析,并对箱梁各腹板的受力状态进行分析和总结。结果表明,外倾边腹板和中腹板分担竖向剪力比较接近,箱梁顶板应按拉弯构件设计,宜加强横向构造措施。     

预应力混凝土连续宽箱梁空间效应分析

为研究连续宽箱梁结构的空间效应,以南京市纬七路工程某预应力混凝土连续宽箱梁桥为例,采用Midas/Civil软件建立该桥上部结构空间梁格模型,分析了施工阶段和车辆荷载作用下,上部结构典型截面的应力分布。结果表明:施工阶段,截面局部拉应力值较大;成桥后,车辆活载作用下截面应力值较小,恒载起主导作用;截面应力分布不满足平截面假定,且边腹板处剪力滞效应显著,体现出空间效应显著,应采用更加精细化的模型进行此类结构分析。     

悬臂施工期波形钢腹板斜拉桥腹板剪力分配规律研究

为了解单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥悬臂施工期腹板剪力分配规律及传递路径,以某单箱五室波形钢腹板组合梁斜拉桥为研究对象,采用有限元法建立悬臂施工阶段实体有限元模型,分析施工阶段应力叠加作用下各腹板的剪应力分布和剪力分配比例。结果表明:各腹板剪力分配比例与施工工况密切相关,当前节段斜拉索张拉时,剪力主要由中腹板承担;后续节段施工时各腹板剪力承担比例趋于一致。斜拉索作用下4道边腹板剪应力值相差不大,而中腹板剪应力值与有无钢导梁相关;横隔板的设置可明显改善各腹板剪力的不均匀分配现象。最大悬臂状态斜拉索及自重共同作用下,无钢导梁区中腹板承担剪力占比大于边腹板,因此单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥腹板施工期受力关键控制腹板为无钢导梁区中腹板。     

单箱三室波形钢腹板箱梁剪力滞效应研究

对某单箱三室波形钢腹板箱梁进行试验研究,得到各工况下测试截面测点的正应力,与有限元结果进行对比分析,测试数据与试验值接近,采用有限元分析结果研究单箱三室波形钢腹板箱梁剪力滞效应.研究结果表明:单箱三室波形钢腹板箱梁边腹板剪力滞系数大于中腹板.与边腹板相连的边室上翼缘有效宽度计算系数小于与中腹板相连的边室上翼缘有效宽度计算系数.与中腹板相连的边室上翼缘有效宽度计算系数大于中室.现有的国内外桥梁规范,均未考虑多室箱梁翼板剪切变形差异造成的有效宽度计算系数的变化,无法准确给出其有效宽度计算系数.     

偏载作用下单箱三室波形钢腹板悬臂梁的力学特性

为了解单箱三室波形钢腹板组合梁悬臂施工状态下的扭转效应,设计制作了1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁模型,研究了该类悬臂梁在偏载作用下梁体变形、截面翘曲应力、翘曲应变及波形钢腹板附加剪应力等力学性能,并以国内某单箱三室波形钢组合梁桥为背景,采用有限元模型分析了不同工况下最大悬臂施工阶段单箱三室波形钢腹板截面的力学性能。结果表明:偏载作用下,波形钢腹板上纵向翘曲应变明显小于混凝土顶底板,计算时可忽略波形钢腹板纵向翘曲应力的影响;截面最大翘曲正应力出现在混凝土底板角点处,钢腹板附加剪应力沿梁高方向呈均匀分布,且加载侧边腹板附加应力值明显大于中腹板;实际工程中,考虑恒载作用时,截面底板翘曲应力约占弯曲应力的20%,故在进行该类桥设计计算时,不可忽略混凝土板翘曲正应力和波形钢腹板附加剪应力的影响。     

折面梁格法在宽箱连续梁受力分析上的应用

该文介绍了一种单箱多室箱梁结构实用精细化分析的折面梁格法。以某城市3×30 m跨径单箱五室预应力混凝土宽箱连续梁为例,分别建立平面杆系、三维实体单元和折面梁格法的有限元分析模型,分析了在恒载作用下的宽箱梁结构截面应力分布,对比三种计算方法结果。分析表明：宽箱梁结构在横断面上应力分布具有明显不均匀性,采用折面梁格法计算能够得到与三维实体有限元分析较为吻合的结果,是一种较为可靠、实用的简化计算方法,可供设计人员使用。     

圆环桥塔细部分析

圆环塔塔身与塔脚柑接处截面变化较大,为验证此处构造措施合理性及整体计算的准确性,采用了板单元建立了局部分析模型,井通过恒载作用下的杆系单元与板单元模型下的同一位置的正应力、范梅塞斯应力值的对比,分析钢箱截面的其应力分布规律,验证了杆系啦元整体模型分析结果的正确性与安全性。     

波形钢腹板与混凝土腹板箱拱受力性能对比分析

波形钢腹板混凝土箱形拱圈具有自重轻、受力小、腹板不开裂、施工方便等优点,具有广阔的应用前景。为研究波形钢腹板混凝土箱拱的力学性能,该文以某工程实例为原型,利用大型有限元软件建立精细的分析模型,对比研究波形钢腹板混凝土箱拱和混凝土腹板箱拱在自重、全桥恒载、车道荷载作用下的受力特性,发现波形钢腹板箱拱混凝土顶、底板Mise应力均小于混凝土腹板箱拱,波形钢腹板与混凝土顶、底板应力分配更合理,受力性能更优秀,波形钢腹板箱拱同一截面的中腹板Mise应力值平均大于边腹板5.1%。分析结果可为该类型拱桥的研究提供参考。     

某波形钢腹板天桥设计方法研究

波形钢腹板组合箱梁桥是一种造型美观、受力合理的新型钢-混凝土组合结构,以某波形钢腹板PC组合箱梁跨线桥为背景,介绍了该桥的主梁整体设计、波形钢腹板构造设计、顶底板连接键设计计算,并按施加一期荷载、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析计算,验算其是否符合现行规范要求,为今后类似工程计算提供参考.     

基于梁格法的变宽箱梁桥空间效应分析

利用有限元软件WISEPLUS对比分析了某变宽箱梁桥采用单梁模型与梁格模型的计算结果。分析表明,在常规的单梁模型计算中往往忽视由于恒载横向分布不均而产生的的空间效应,且对于某些桥,常用的活载偏载系数也取值过小,从而导致边腹板的计算结果偏不安全。通过计算得到了本桥恒载及活载的偏载系数,并为边腹板采用了不同的配束方式以解决其受力过大的问题。     

钢桁架桥钢节点有限元分析

为分析在荷载作用下桥梁各节点应力分布,以CATIA桥梁模型为基础,导入MIDAS、ABAQUS进行总体和局部应力计算分析。结果表明,由于桥梁设计过程中中部节点板厚及尺寸加大,导致应力集中更容易出现在偏离中心的变截面节点中;在恒载以及恒载加活载作用下,桥梁下部各节点应力均小于钢材屈服应力,满足规范要求;无论是恒载还是恒载加活载作用下,下部节点处应力集中都出现在斜腹杆与节点板相连处,2号斜腹杆可能成为最先发生疲劳破坏的杆件。     

大角度斜交桥设计

在桥梁设计中,如何处理桥梁与河道交叉角度较大的情况,是广大设计人员面临的一个课题,文中根据具体设计案例,上部采用52°的装配式简支箱梁,并对桥梁的关键部位提供了设计方案,为了验证设计方法可行,采用梁格法建模,对桥梁在正常使用工况下抗弯、抗剪、抗扭进行验算,均能够满足相关规范要求。为了简化计算,同时采用单梁模型与梁格模型进行计算对比,恒载作用下单梁弯矩比梁格模型大11~24%,正常使用工况下应力两者相差在14%以内,单梁模型可以简化计算,梁格模型受横隔板、横梁、桥面板的影响,扭矩要比单梁大很多,需要单独验算。     

悬臂板滞后施工下脊骨箱梁空间受力行为研究

为探究悬臂板滞后施工下脊骨宽箱梁受力行为,以某全预应力混凝土部分斜拉桥为背景,建立考虑施工过程的实体有限元模型。通过杆系模型与实体模型的内力对比,验证实体模型的合理性,并分析了恒荷载作用下悬臂板滞后施工以及后浇带长度对脊骨宽箱梁内力的影响。研究发现:相比杆系模型,自重作用下实体模型计算的箱梁竖向弯矩基本相同,计算的箱梁顶底板最大纵向应力存在10%左右偏差;恒载作用下,悬臂板后浇施工可改善箱梁截面纵向应力,且横向应力不均匀性分布较小;随着后浇带宽度的增加,截面纵向应力分布不均匀性增加,但横向应力分布不均匀性有减小趋势。     

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。     

贵阳火石坡大桥曲线刚构连续梁设计

以主跨176 m的贵阳火石坡大桥工程实例,介绍了大跨曲线刚构连续梁的构造、预应力体系及桥墩基础设计。通过空间杆系有限元模型计算,验证了桥梁受力性能,提出大跨刚构连续曲线梁悬臂浇筑时整体重心横向偏心产生较大恒载扭矩,需要采取偏心措施以减小桥墩和基础横向弯矩;通过FEA实体有限元模型,分析了弯、剪、扭耦合效应引起的截面上下缘左右正应力差和左右腹板剪应力差,并提出应对措施,为类似桥梁设计提供借鉴。     

波形钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥塔墩梁固结段受力分析

为研究波形钢腹板矮塔斜拉桥塔墩梁固结区域的复杂受力情况,采用有限元法对该处进行精细化数值模拟,分析单箱三室波形钢腹板截面总剪力中腹板承担剪力的比例,直、斜腹板承担的剪力及剪应力比较,内衬混凝土对腹板剪应力分布的影响,以及顶、底板端部正应力的整体计算与局部计算比较分析.结果表明:塔墩梁固结段波形钢腹板承担的剪力远小于常规梁段;直、斜腹板剪应力分布规律一致,但由于单箱三室截面中各室宽度不同,各腹板承担的剪力也不同,设计中应考虑此影响;矮塔斜拉桥主梁承担剪力较小,设计中可省略内衬混凝土设置;整体模型计算中得到的顶、底板正应力基本偏大于局部模型计算结果.