瓯江大桥钢混结合段局部受力分析

运用大型有限元软件ANSYS对瓯江大桥主桥钢混结合段在运营过程中最不利荷载工况下的应力状态进行了分析。分析结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求。针对钢混结合段的构造与受力复杂情况,对此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。     

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

三跨钢-混混合连续梁桥结合段传力性能研究

G318国道长桥大桥主桥为三跨钢—混混合连续梁航道桥,该桥钢—混结合段在预应力混凝土箱梁侧预埋钢接头与钢箱梁焊接.为研究该桥钢—混结合段传力性能,采用有限元软件MIDAS FEA建立钢—混结合段有限元模型,对结合面钢箱梁侧腹板、结合部分混凝土及预埋钢板顶底面、钢接头部位进行应力分析.分析结果表明:该桥钢—混结合面钢箱梁侧腹板处于较好的工作状态;钢—混结合部分传力性能良好;钢—混结合部分传力机理为当弯矩荷载传递到钢垫板时,荷载主要由预埋钢接头的上、下缘承担,然后荷载通过钢板传递到混凝土,钢接头中的PBL开孔板及钢横隔板传力作用不明显.     

板桁组合结构钢-混结合段的受力性能

为研究某公路、铁路两用斜拉桥公路桥面钢-混结合段的受力性能,对其进行了非线性有限元分析。同时依据相似性原则设计了钢-混结合段的大比例试验模型,测试了荷载作用下试验模型的控制断面和主要构件的应变和位移。理论分析与试验测试结果表明:钢-混结合段中钢结构、混凝土结构及栓钉的应力水平较低,具有较强的安全储备;钢与混凝土之间相对滑移量较小,钢结构荷载比较顺畅地传递到混凝土结构,钢-混结合段的工作性能良好,构造设计合理。本文的研究结果可供板桁组合结构钢-混结合段的设计参考。     

渭河大桥钢-混结合段设计

为减轻自重,增大桥梁跨越能力,渭河大桥主桥第一联采用钢-混混合连续梁桥方案。第一联90m边跨为钢-混混合梁,其中混凝土段长36m,钢-混结合段长2.5m,钢箱梁段长51.18m。采用ANSYS 10.0建立钢-混结合段模型,进行受力性能分析。分析结果表明:全桥及钢-混结合段的破坏荷载较高,结合段的安全储备很大;钢-混结合段在最不利荷载作用下应力均较小,材料在弹性范围内;通过钢-混结合段的设计,能保证结构刚度的平稳过渡和内力平顺传递。     

地震作用下钢桥墩锚固架设计方法研究

钢桥墩与混凝土承台之间的锚固是桥梁钢桥墩设计的关键部位。为对其设计的合理性进行验证,首先对该处局部设计进行描述,并采用整体有限元模型与局部有限元模型结合的方式,对地震荷载作用下钢桥墩与混凝土承台锚固处设计进行研究。结果表明:地震荷载作用下,锚固处钢结构应力水平较低;由于拉应力过大,压浆混凝土与承压钢板之间会产生分离。通过计算表明,钢桥墩与混凝土承台间采用的锚固螺栓结合锚固架设计传力可靠,结构安全合理。     

矮塔斜拉桥分丝管索鞍区受力特征研究

为研究矮塔斜拉桥分丝管索鞍区混凝土应力的分布规律及其极限荷载,以京沪高铁津沪联络线特大桥主桥(主跨115m的三塔双索面矮塔斜拉桥)为背景,针对其索塔锚固区进行足尺节段模型试验,采用ANSYS软件建立索塔锚固区节段有限元模型,分析索塔锚固区混凝土的应力分布、极限荷载及易开裂区域。结果表明:索塔锚固区分丝管索鞍下方混凝土的横向劈裂应力、竖向压应力沿纵向、横向分布规律相似,均从桥塔中心线向两侧逐渐减小,呈抛物线形分布;索鞍下方混凝土应力分布比较均匀,结构处于弹性状态,受力满足要求;索塔锚固区的极限荷载为设计索力的1.56倍,有一定安全储备;索鞍下方混凝土易被拉裂,建议设计时适当加密该区域钢筋。     

斜拉桥钢-混结合段力学行为仿真分析

以山东省济宁市龙拱河特大桥为研究对象,首先借助专业软件Midas/Civil建立整体梁单元模型,以确定钢-混结合区域的内力数值;然后基于有限元软件ABAQUS,建立钢-混结合段的三维板壳实体模型进行精细化分析,明确该区段钢箱梁、混凝土横梁的应力场分布。研究表明:该桥主梁钢-混结合段的刚度过渡平顺,传力机制合理,安全储备良好,能够满足桥梁的受力需要,保证斜拉桥的结构安全。     

基于超高性能混凝土组合桥面钢箱梁的混合梁钢与混凝土结合段受力性能仿真分析

对于某钢混凝土组合-混合连续箱梁桥,提出了跨中采用钢-超高性能混凝土（UHPC）组合梁、桥面板采用矮肋板的方案以减轻自重,钢-混结合段区域上表面再覆盖一层UHPC,从而形成超高性能混合梁。为重点研究钢-混结合段的受力性能,首先采用MIDAS/CIVIL桥梁专用有限元计算软件建立了连续箱梁桥的大尺度整体模型,以确定钢-混结合段的最不利受力工况及其具体的内力数值;随后采用ABAQUS建立了钢-混结合段的小尺度局部有限元模型进行精细化分析,以明确该区域钢、普通混凝土（NC）和UHPC的应力分布情况。计算表明该桥钢-混结合段的刚度能平稳过渡,钢、NC和UHPC的应力水平均较低,具有良好的安全储备,能够满足桥梁的受力要求。     

内蒙古黑沟特大桥应力控制研究

结合内蒙古黑沟特大桥工程实例，探讨了预应力混凝土连续剐构桥的施工应力控制方法。通过建立全桥有限元模型，模拟桥梁的施工过程．计算了桥梁各个施工阶段的位移和应力值．与施工现场的实测数据进行了对比分析，得到箱梁不同截面不同施工阶段的应力变化规律，各节段预应力钢束的张拉质量和应力储备情况，实现了实时应力监控，达到了设计要求和预期目标。     

斜拉桥钢桥塔承压式钢-混结合段有限元分析

为研究斜拉桥钢桥塔端承压式钢-混凝土结合段的构造特点及传力机理,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了某斜拉桥钢-混结合段计算模型。分析了在正常使用阶段最不利荷载组合下,该桥钢-混结合段处的承压钢板、混凝土承台及钢塔中的应力分布情况。总结了斜拉桥钢桥塔承压式钢-混凝土结合段的传力特点。结果表明:采用该类构造形式的锚固区在正常使用阶段的最不利工况下,各部件均可满足现行公路桥规中的安全性与抗裂性要求;对于钢塔的钢-混结合段,可以通过有限元数值模拟的方式对其受力特性及传力机理进行研究,为设计提供数值参考;由于有限元软件会自动考虑部分塔身节段弹性压缩引起的预应力损失,因此在计算预应力损失时,采用了迭代计算方法剔除钢塔自重引起的预应力损失,并考虑其对结合面应力计算结果的影响;锚杆预应力的增大,将对混凝土承台产生不利影响,而对承压式钢-混凝土结合段及钢锚箱产生有利影响,且在弯矩较大的工况下,锚杆预应力的增大将对钢锚箱的受力产生有利影响,因此在选取锚杆预应力设计值时,要综合考虑其对各部件的影响。     

东平大桥钢-混凝土结合段模型试验

为研究钢-混凝土结合段全过程受力性能,结合东平大桥实桥,根据等效原则设计并完成了一榀钢-混凝土结合段模型试验。模型比例采用1∶2.5,混凝土梁肋部分为T形截面,结合段采用钢箱混凝土横梁过渡。钢与混凝土粘结界面采用PBL剪力连接件构造,并辅以纵向预应力筋共同作用。试验过程进行了静力、疲劳和破坏3个阶段的加载。试验结果表明:设计荷载作用下,结合段具有良好的强度和刚度,应力水平较低;疲劳荷载作用下,结合段的混凝土表层会有微小裂纹出现,但结构整体刚度依然良好;破坏荷载相对于设计荷载具有较高的安全储备。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能模型试验研究

钢-混组合梁与混凝土梁结合段受力复杂,为指导该类钢-混结合段设计,以某混合梁斜拉桥为背景(钢-混结合段为有格室后承压板结构形式),制作大比例钢-混结合段模型,考虑混凝土的徐变效应,进行静载试验,分析9个工况下模型的应力分布情况,并结合试验结果和理论分析研究结合段传力特性。结果表明:在各工况下,全部钢构件和混凝土均受压,混凝土徐变效应引起结构应力普遍增大,其对钢构件应力影响程度较混凝土大;在最不利工况下试验模型各部位均处于弹性阶段,钢梁和混凝土所受荷载与应变呈现出良好的线性关系;承压板承担了由跨中组合梁传递至钢-混结合段荷载的55%～60%,组合梁桥面板可成为减小承压板荷载的有效途径。     

南京长江第四大桥节段预制拼装箱梁足尺模型试验

为研究节段预制拼装箱梁在正常使用阶段和施工状态下的结构行为,结合南京长江第四大桥开展了一孔48 m跨径该类箱梁的足尺模型试验。首先模拟正常使用荷载工况,测试试验梁的主要静力反应,然后模拟在张拉一部分预应力束的梁上通行运梁车的工况,测试试验梁的应力状况,并采用ANSYS建立试验梁实体有限元模型进行对比分析。研究结果表明:在正常使用阶段,节段预制拼装桥梁的整体性较好,键齿接缝两侧基本没有相对滑移,加载、卸载后梁体残余变形较小,力学行为基本符合平截面假定;在梁上运梁工况下,实测梁体下缘压应力约为6 MPa,距消压状态还有一定的安全储备。     

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。     

连续刚构桥钢-混凝土结合段静力性能试验研究

以嘉华轨道专用桥为工程依托,在总结境内外已有混合梁钢-混结合段理论与试验研究成果的基础之上,采用模型试验的方法对连续刚构桥主梁钢-混结合段的静力性能进行研究.选取实桥钢-混结合段附近共11.5m长梁段,设计相似比为1∶2的结合段缩尺试验模型,进行设计状态循环荷载和极限状态循环荷载两种工况的试验研究,测试结合段关键截面应变、位移以及钢-混界面滑移情况.试验结果表明:在设计荷载循环作用下,混凝土梁段、钢混结合段以及钢梁段均处于线弹性工作阶段,钢混界面相对滑移量处于较低水平,最大值不超过0.07 mm.在极限荷载循环作用下,混凝土梁段底板靠近结合段薄弱区域出现表观裂缝和局部混凝土剥落,靠近承压板的钢梁段在荷载为2500 kN时开始表现出屈服趋势,而混凝土梁段和结合段仍处于线弹性工作阶段;结合段钢混界面相对滑移最大值不超过0.4 mm,钢与混凝土之间协同受力良好,承压板、界面黏结力及摩擦力作用明显;最后对结合段主要传力部件的极限承载力做了理论分析,结果表明结合段受压承载力远高于钢梁侧极限受压承载力,具有较高的安全储备.     

钢-混凝土工字组合梁桥力学性能的数值分析

以某钢-混凝土工字组合梁桥为工程背景,通过ANSYS有限元软件建立全桥数值模型,研究了该结构体系在二期铺装荷载和汽车荷载作用下的受力性能。研究表明:混凝土桥面板在支座位置处因受到负弯矩作用而产生较大的主拉应力;二期铺装荷载作用下混凝土桥面板横向应力对主拉应力的贡献较小,而汽车荷载作用下的桥面板横向应力不容忽略;两种工况下工字钢主梁的等效应力普遍较低,具备较高的安全储备;除局部产生应力集中外,桁架式横梁、加筋肋等构造构件的应力水平较低,有待于进一步的优化设计研究。     

无背索曲塔曲梁斜拉桥施工稳定性分析

以某一无背索曲塔曲梁斜拉桥为分析对象,针对桥梁结构特征,采用结构整体静力有限元分析桥梁极限状态及施工关键节点的整体与局部结构静力性能和动力特性,获得桥梁稳定性特征。研究结果表明:极限承载力作用下,桥塔混凝土、桥塔钢板、钢箱梁、边跨混凝土梁应力范围均满足施工标准;恒载作用下,索塔混凝土最大竖向压应力出现在内索塔与墩底连接处,在内塔底部出现最小压应力,主梁最大竖向变形出现在梁顶端位置;活载和风荷载作用下,外索塔在顺桥向荷载下产生最大变形,内塔底部产生局部最大拉应力;连接索塔削弱薄塔处顺桥向和横桥向最大拉应力均较大,因此,在设计施工中需要对该削弱薄塔区进行局部加强,避免出现结构失稳性破坏。     

变截面椭圆形主塔节段模型试验研究

基于某变截面椭圆形独塔斜拉桥钢-混凝土组合桥塔节段,建立了桥塔节段1:8缩尺比例模型,采用大型静力加载装置对模型进行了加载试验。结合ANSYS有限元分析,研究了桥塔外包钢板和塔内混凝土的受力情况。研究结果表明:在1.7倍等效设计荷载作用下,桥塔外包钢板和塔内混凝土均处于弹性受力阶段;桥塔外包钢板承受的最大压应力发生在主塔长轴与主梁交接位置,其值约为210 MPa;塔内混凝土承受的实际最大压应力约为18 MPa。研究成果揭示了椭圆形钢-混凝土组合桥塔在正常运营状态下的力学性能,为该类桥塔的设计、建造提供了理论依据。     

日照荷载对波腹板钢箱梁剪力滞后效应影响浅析

通过对某波腹板钢箱梁桥进行模型计算分析,得到不同日照工况下箱梁横向应力变化规律,认为日照荷载容易在箱梁顶板产生较大的拉应力,导致顶板混凝土开裂,并对日照荷载对波腹板钢箱梁剪力滞后影响进行了分析。