基于连续体退化组合壳单元的连续箱梁非线性分析

提出了一种用于预应力混凝土箱梁非线性分析的单元模型,此模型可以方便的模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋。将分层壳单元和大变形杆单元相组合,编制了钢筋混凝土三维非线性分析有限元程序。非线性分析方面考虑了材料和几何非线性,采用TL列式描述几何非线性行为,材料非线性分析包括弹塑性变形、混凝土的开裂和压碎等等。本文提出的单元模型较好的解决了预应力混凝土箱梁分析时曲线配筋模拟的问题。最后给出了2个算例,计算结果与相关软件和试验数据吻合良好。     

基于Novozhilov-柔度理论的连续弯箱梁桥位移参数Kalman滤波识别

为了有效评估和预测弯箱梁桥位移场、应力场,进行了连续弯箱梁桥位移参数的识别,推导了连续弯箱梁桥位移参数的Kalman滤波方程,同时基于Novozhilov-柔度理论,给出了弯箱梁桥位移参数Kalman滤波识别的具体步骤。研究结果表明:连续弯箱梁桥位移参数的Kalman滤波识别对位移参数滤波初始值的选取有较强的依赖性,位移参数滤波初始值选取恰当时,位移参数的Kalman滤波识别过程稳定收敛,且收敛于参数真值;滤波初始值选取不合理时,滤波过程易发散。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究

为研究波形钢腹板预应力混凝土箱梁这种新型桥梁结构的力学性能,根据国外已建实桥的箱梁尺寸,设计了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,来分析这种箱梁结构的弯曲、扭转和畸变等力学特性。试验结果表明:在弯曲荷载作用下,波形钢腹板主要承担剪力,而弯矩仅由混凝土顶板和底板来承担,同时箱梁的挠度应计及钢腹板的剪切变形的影响。另外,波形钢腹板预应力混凝土箱梁对偏心荷载作用时产生的扭转变形和畸变的抵抗能力相对较差。波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有区别于传统混凝土箱梁结构的的力学特性。     

基于力学与造价的CFRP-钢组合拉索斜拉桥设计理论

针对1400～2800m主跨斜拉桥整体刚度不足的问题,提出一种新型结构方案——碳纤维增强塑料（CFRP）-钢组合拉索斜拉桥。该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索同时应用于斜拉桥中,组合2种材料高强轻质及弹性模量高的优点,以：达．到提高斜拉桥整体刚度的设计目的。通过基于力学与造价的参数分析提出该组合拉索斜拉桥的3种设计原则：等安全系数等效刚度最优、等安全系数等效刚度性价比最优、等造价等效刚度最优,并分别给出详细的设计步骤及设计用图。最后,进行了多种方案1400m主跨斜拉桥试设计。结果表明：CFRP-钢组合拉索斜拉桥在力学与经济性方面均具有一定优势,其工程应用具有可行性,是主跨为1400～2800m斜拉桥的优选方案之一。     

有粘结预应力筋加固连续箱梁技术研究

以某中等跨径预应力混凝土连续箱梁桥为例,在增大截面以及体外预应力2种加固方式的基础上,提出了采用有粘结预应力筋加固的方法,对该桥箱梁进行腹板斜截面抗裂加固。加固前后荷载试验的实测对比分析与理论计算证明,其加固效果明显,可为同类桥梁进行维修加固提供有益借鉴。     

节段接缝剪切变形对PC箱梁变形影响试验

为了分析节段接缝的剪切变形对预应力混凝土(PC)箱梁变形的影响,以虎门大桥辅航道桥箱梁为原型,设计制作了1片整体浇筑、3片分段浇筑的PC简支工字梁,并进行了室内荷载试验。运用光纤光栅位移传感器测试节段接缝的剪切变形,据此研究了该变形对试验梁跨中变形的影响。通过对4根试验梁试验结果的对比分析,研究了结合面凿毛、抗剪钢筋配筋率以及疲劳荷载对节段接缝剪切变形的影响规律。研究结果表明:试验梁节段接缝的剪切变形与跨中位移的比值不足1%,可以忽略不计;结合面凿毛可以减小节段接缝的剪切变形;疲劳荷载会在一定程度上增加节段接缝的剪切变形;按常规的方法进行腹板抗剪配筋设计即可满足节段接缝抗剪要求,无需特意增加配筋率。     

横向加劲肋对箱梁底板受力的作用分析

根据某连续刚构桥合龙段的空间模型,分析无加劲肋以及在跨中设置四道加劲肋时箱梁底板的应力状况,并研究加劲肋尺寸变化对箱梁底板受力的影响。结果表明：设置加劲肋对底板受力性能有很大的改善,特别是加劲肋对底板横向刚度的贡献,使得底板横向拉应力显著减小。底板横向应力对加劲肋高度变化较敏感,随着加劲肋高度的增加,横向拉应力逐渐减小;底板纵向应力对加劲肋宽度变化较敏感,随着宽度的增加纵向应力逐渐增大。     

基于板理论的公路混凝土槽形梁内力计算方法

为了研究适用于公路混凝土槽形梁行车道板内力的计算方法,将公路混凝土槽形梁比拟成带有边梁的弹性矩形薄板,考虑边梁的挠曲和扭转,运用功的互等定理,推导出槽形梁的挠曲面方程,求得行车道板弯矩及挠度的计算公式,提出了边梁抗弯刚度及抗扭刚度的合理计算方法。采用该方法对一足尺模型试验梁进行了计算,并分别采用有限条法、比拟板理论、梁理论对不同边梁高度的槽形梁模型在轮载作用下行车道板的内力进行了计算分析。研究结果表明：运用比拟板理论计算行车道板中部在轮载作用下的弯矩及挠度具有较高精度;相较于梁理论,比拟板理论可进一步反映截面尺寸变化对槽形梁内力的影响及其整体受力特点。     

斜拉桥主梁荷载横向分布试验研究

对于双索面斜拉桥的荷载横向分布计算,通常采用杠杆法。为了验证计算方法的准确性,文章针对一座采用双边箱的混凝土斜拉桥,进行了1∶20的有机玻璃节段模型试验。试验模型除了尺寸与实桥相似外,还尽量模拟了实桥的拉索边界条件。通过不同荷载工况的加载测试,得到了节段模型中应力数据,从而推算出荷载横向分布系数。对于试验模型,还通过有限元进行了同步计算。通过试验和有限元计算表明,对于该小边箱主梁,可以近似采用杠杆法计算横向分布系数。     

南京长江大桥铁路层车致振动对公路层维修改造的影响分析

南京长江大桥于1968年建成通车，经过近50年的铁路（约400列次·d^-1）、公路（高峰期约10万veh·d^-1）运营，公路正桥桥面系破损严重、屡修屡坏，亟需进行全方位性能提升。其中，列车频繁通过所致高频强扰动带来的结构安全是该维修改造的关键技术难题；通过车-桥耦合振动分析得到南京长江大桥维修改造前、中、后各阶段列车动载作用下的结构响应，从振动分析角度评估其维修改造时的结构动力安全。首先，建立不同改造阶段南京长江大桥精细化有限元模型，并验证其动力模拟的准确性；进而基于车-桥耦合空间振动理论，借助MATLAB与ANSYS平台编制南京长江大桥维修改造车致振动分析程序，同时基于既有文献算例完成其分析准确性验证；最后利用该程序得到公路层不同改造阶段列车驶过铁路层时主梁结构振动位移、加速度与应力时程，并计算关键节点的疲劳损伤与剩余寿命。研究结果表明：南京长江大桥改造中，列车过桥结构动载响应与改造前后振动响应规律相同，但改造后其位移量降低，新安装正交异性钢桥面板的轻质高强特性会改善全桥动力行为；旧桥面系拆除与新桥面系安装过程中，列车通行并不会影响其维修改造的结构安全；改造后其动载下疲劳损伤值不大，理论剩余寿命很长，均远超其服役年限。