中承式拱桥钢锚箱锚固结构受力机理及参数研究

为研究钢锚箱式锚固结构的受力机理,以某中承式拱桥系梁拉索钢锚箱为研究对象,选取包含钢锚箱在内的系梁节段,以支撑板、加劲板长度、承压板板厚为参数,运用有限元软件ANSYS12. 0建立参数化的"实-壳"混合弹塑性有限元模型,并对其进行仿真参数分析。仿真结果表明:在设计荷载、承载力极限荷载工况下,钢锚箱各板件分配荷载比例无明显区别;支撑板、加劲板长度、承压板厚度均能影响结构的破坏模态。     

基于改进NSGA-Ⅱ和IGA-BP神经网络的索梁锚固区结构优化研究

为实现大跨度斜拉桥索梁锚固区钢锚箱的结构优化,依托某大跨度斜拉桥索梁锚固区结构实际工程,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法与IGA-BP神经网络模型的结构参数优化方法。首先基于BP神经网络确定了钢锚箱响应数据预测的拓扑结构,采用自适应交叉变异改进的遗传算法对钢锚箱结构响应神经网络预测模型的权值阈值调参,得到满足拟合精度要求的IGA-BP神经网络预测模型。然后建立考虑结构平均应力和主要板件上峰值应力的数学优化模型,采用改进交叉、变异算子的NSGA-Ⅱ算法设计了钢锚箱结构参数优化流程。最后联合改进NSGA-Ⅱ算法和IGA-BP模型实现了钢锚箱结构参数的优化求解。结果表明：自适应遗传算法对BP神经网络权值与阈值调参的效果良好,相较于标准BP神经网络,IGA-BP神经网络的拟合精度和训练效率均更高;改进NSGA-Ⅱ算法可以实现对钢锚箱结构参数的寻优求解,根据Pareto协调最优解的结果,钢锚箱支撑板与承压板厚度有一定增加,加劲板和锚垫板厚度略微降低;优化后的结构上平均应力降幅约为2.7%,其中承压板应力峰值由200.9 MPa降低至178.1 MPa,降幅约为11.3%,支撑板应力峰值由199.6...     

独塔斜拉桥钢桥塔锚固区钢锚箱应力分析

为研究钢桥塔锚固区钢锚箱结构的受力特性及其传力机理,以天津市蓟运河大桥(钢箱梁独塔斜拉桥)为工程背景,基于有限元软件ANSYS 14.0,采用等效板厚法,建立了2个(S1号索和S13号索)钢锚箱结构的全实体单元有限元模型,对其应力分布、索力传递路径以及焊缝传力机理进行了分析。结果表明:钢锚箱各板件Von Mises应力均小于200 MPa,满足规范要求;由承压板、承剪板和加劲板共同构成的闭口箱形截面钢锚箱可以顺畅地传递斜拉索索力;S1号索、S13号索钢锚箱模型的钢锚箱分别表现出梁式和柱式锚箱的受力特性;柱式锚箱承剪板长度选取不宜过长,该桥S13号索钢锚箱承剪板长度最终取为1.4m。     

桃花峪黄河大桥吊杆-主梁锚固区受力分析

桃花峪黄河大桥主桥为主跨406m的大跨度钢箱梁自锚式悬索桥。该桥吊杆-主梁锚固区采用锚箱式锚固结构,由布置在钢箱梁腹板外侧的锚固板、承压板及加劲板等组成,板杆空间交错,受力复杂。为验证该桥锚固区受力的合理性,采用ANSYS建立主梁空间节段有限元模型,对锚固区各板件的受力状况、锚固板件与箱梁外腹板焊缝受力特性及吊杆索力的扩散规律进行了分析,得到锚固区的受力特性。结果表明:吊杆索力通过锚头锚圈、垫板、承压板、锚固板、主梁腹板传递扩散到整个钢箱梁断面;锚固区各板件应力均满足规范要求,结构受力合理且应力在各板件间传递流畅。     

青海某地湟水河大桥钢锚箱优化设计

以钢锚箱为研究对象,采用大型通用有限元软件Ansys对其进行了局部计算分析。通过计算,从构造上对钢锚箱进行优化处理,分析对比不同构造情况下钢锚箱各构件应力分布情况,同时展示了关键传力焊缝沿长度方向的应力分布。结果表明该类型钢锚箱设计合理,能够为相关钢箱系杆拱桥的分析提供一定借鉴。     

锚拉板组合结构受力特性研究

为研究系杆拱桥吊杆锚拉板组合结构的受力特性,以湖州环漾大桥为背景,对其梁上锚固系统进行实体有限元模拟,首先分析锚拉板系统在设计索力下的受力状态,包括连接件剪力分配比、钢结构应力状态及混凝土应力状态;然后,对其受力特性进行参数化分析。结果表明:①设计荷载作用下,锚拉板、加劲板开孔连接件与端承板连接件三者剪力分配比例约为:46%:33%:21%;②设计荷载作用下,开孔板连接件均处于弹性工作状态,开孔板连接件剪力竖向分布趋势呈现从上至下逐渐减小的趋势,横向分布较为均匀,边列较大;③不设置端承板,连接件最大剪力值略有增加,原端承板剪力主要转移给离端承板近的连接件,使得上、下排剪力分配更为均匀;④不设计开孔板连接件,索力荷载全部由端承板承担,导致锚拉板的受力基本呈现整体均匀受拉的受力状态,其下缘与端承板应力集中更为明显。     

钢锚箱式索梁锚固区段有限元仿真分析

采用非线性接触单元法和简化的等效板厚法两种不同的建模方法,对青岛海湾大桥沧口航道桥索梁锚固结构--钢锚箱进行三维非线性有限元仿真分析,将计算结果进行比较,验证了非线性接触单元法的计算模型能够较真实地反映锚箱锚垫板与承压板之间不焊接,但紧密压贴的关系.并分析了锚固区各板件的传力机理、应力分布、应力集中现象,提出了改善应力分布、减小应力集中现象的一些措施,供桥梁设计者参考.     

结构参数对大跨波形钢腹板箱梁桥动力特性的影响

为寻求大跨波形钢腹板箱梁桥在保证横向刚度前提下的合理结构参数,对其不同结构参数下的动力特性进行研究。以紫金大桥[(88+156+88)m波形钢腹板组合连续梁桥]为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,研究该桥的动力特性,并分析箱梁截面形式、横隔板布置方式和横向约束方式对其动力特性的影响。结果表明:大跨度波形钢腹板箱梁桥的横向抗弯刚度和抗扭刚度均较低;其他参数相同时,箱室数量对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响很小;中横隔板对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响较小,端横隔板能够有效地提高其横向抗弯刚度和抗扭刚度;横向约束方式对大跨度波形钢腹板组合箱梁桥的横向抗弯刚度有显著影响,端部支座的约束效果比中间支座更明显。     

系杆拱桥吊杆节点足尺模型承载性能试验研究

为研究系杆拱桥吊杆节点锚固区锚头强度是否满足受力要求,以南昌生米大桥为研究背景,制作拱顶吊杆节点锚固区的足尺模型,测试在设计荷载作用下吊杆节点承载力,并建立空间有限元模型,对比分析有限元理论值与试验实测值.研究结果表明:双层钢套筒整体强度满足要求,但加劲板与钢垫板接触位置局部抗压强度超过允许值,应对加劲板予以补强.模型试件的制作精度影响内钢管与外钢套筒分担荷载比例,在今后的类似试验过程中应予以重视.     

组合-混凝土混合连续梁桥接头PBL板抗剪受力分析

以三跨组合-混凝土混合连续梁桥为研究对象,采用有限元软件Ansys对常用的后承压板组合-混凝土接头段模型进行仿真分析,总结接头段PBL板抵抗剪力受力规律,提出PBL板抗剪的简化计算方法。分析结果表明:接头段PBL板剪应力分布很不均匀,从靠近接头截面到远离接头截面剪应力逐步减小,按经典力学弹性理论简化计算PBL板最大剪应力值偏小,在实际应用中应乘以一个1.15的放大系数进行修正。     

钢桥塔索辅梁桥锚固区新型钢锚箱受力分析

以某主跨2×94m的拱形钢桥塔索辅梁桥为背景,基于钢桥塔锚固区构造的合理简化,建立传统和新型钢锚箱构造的空间板壳单元有限元模型,分析了成桥及换索工况下钢桥塔锚固区主要板件及焊缝的应力幅值、应力分布、应力集中现象及索力传递路径。结果表明,两种钢锚箱方案材料用量、施工工艺、斜拉索张拉空间基本相同,锚固区各板件应力均满足规范要求。新型钢锚箱应力集中现象更弱,与钢桥塔连接的整体性更强,索力传递更顺畅。传统钢锚箱焊缝焊接施工工作量较少,斜拉索索力较大时,建议采用新型双横隔板钢锚箱方案;斜拉索索力较小时,考虑到减少焊接施工工作量,可以采用传统单横隔板钢锚箱方案。     

九江长江公路大桥混合梁结合段构造分析

九江长江公路大桥为主跨818m的大跨径单侧混合梁斜拉桥,其钢梁加劲过渡段采用T肋加劲、同时在端部增设板肋加劲的新型过渡方式。为研究结合部连接件受力分布及内力分担比例,选取包含结合段的主梁节段,建立考虑钢-混凝土间相对滑移和接触的实体-板壳有限元计算模型,对结合段受力性能进行分析。结果表明:承压板分担了约70%的轴压力,过渡段刚度变化较为均匀,应力过渡平顺,该桥结合段受力合理。     

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。     

正交异性钢桥面第二体系受力影响分析

由于正交异性钢桥面板第二体系受力的复杂性,不同参数对其影响不易明确,以某钢箱梁桥为例,采用ANSYS有限元软件对比分析了不同铺装厚度、不同顶板厚度、不同加劲肋刚度对钢桥面板第二体系应力的影响。结果表明,适当增加桥面铺装可显著减小第二体系应力,而顶板厚度、加劲肋厚度的影响较小,可以忽略。     

无格室-承压板钢-混凝土结合部构造的结构特性

为了解无格室-承压板钢-混凝土结合部构造的结构特性,对该类型结合部构造的受力特点及各结构参数影响进行了较系统的研究。通过混合有限元方法建立了无格室-承压板结合部构造的局部计算模型,讨论了其受力特点,并选取混凝土梁预应力、抗剪连接件刚度、抗剪连接件数量、抗剪连接件间距及承压板厚度等5项参数,对该类型的构造进行了较为系统的参数分析。分析结果表明,承压板和钢梁顶底板上的抗剪连接件是该类型结合部荷载传递的主要部件,承压板以承受板厚方向的剪切为主,混凝土梁承担了大部分的结构荷载;在所取的参数范围内,承压板厚度20~70 mm的影响很小;混凝土预应力、抗剪连接件刚度和数量对该类型的结合部构造的受力性能影响很大,是设计过程中需重点考虑的问题。     

钢箱梁桥面铺装体系构造参数对铺装层应力的影响

针对广州珠江黄埔大桥的结构形式,对钢箱梁桥面铺装体系进行三维有限元分析,分别研究铺装层厚度、钢桥面板厚度、横隔板间距、纵向加劲肋构造尺寸等钢箱梁桥面铺装体系的构造参数对铺装层最大拉应力、铺装层与钢桥面板层间最大剪应力和铺装层表面最大弯沉值等受力控制指标的影响.用此研究结果可指导珠江黄埔大桥钢箱梁桥面铺装层的设计.     

钢箱梁桥面铺装体系结构优化研究

采用有限元分析的结构优化设计方法对钢箱梁桥面铺装体系进行整体优化研究。建立钢桥面铺装体系的有限元模型,选择包括钢板厚度、梯形加劲肋刚度、横隔板间距、铺装厚度等结构参数作为设计变量,建立铺装最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力、加劲肋挠跨比、钢桥面板最大拉应力等指标的约束条件,采用零阶方法进行优化计算。结果表明,优化设计可以节省材料,降低造价。通过减小梯形加劲肋间距和横隔板间距,增大桥面板厚度和梯形加劲肋高度,可改善铺装的受力状况。     

榕江大桥桥塔钢锚室设计与施工关键技术

广东榕江大桥为(60+70+380+70+60)m双塔双索面混合梁低塔斜拉桥,采用门式框架桥塔,斜拉索辐射型布置,桥塔顶设钢锚室进行斜拉索集中锚固。钢锚室高6.0m、顺桥向长4.6m、横桥向宽2.36m,由壁板、腹板、底板、隔板、锚箱部件及预埋件等构成,横桥向分为3个锚室,每个锚室锚固4对斜拉索,锚室采用重防腐涂装体系。钢锚室制造时,对钢锚室底板及预埋承压板端面进行整体铣面加工;采用超声冲击和整体振动技术,消除钢锚室焊接残余应力。钢锚室安装时,在预埋承压板与塔顶混凝土间预留5cm空隙,采用压浆填充密实,并对预埋承压板的平整度进行跟踪测量;钢锚室采用900t浮吊一次性吊装就位,再利用4台三向千斤顶进行微调。实践表明,该桥桥塔钢锚室设计合理,施工关键技术有效保证了钢锚室制造和安装精度。     

钢系杆拱桥结构体系设计参数研究

系杆拱桥具有跨越能力大、建筑高度小等优点,在已建高速铁路的国家都得到了应用,但我国至今还没有在高速铁路上实际建成大跨度钢系杆拱桥,设计中还有许多问题需要研究。以大跨度钢系杆拱桥为工程背景,利用有限元程序分析了矢跨比、系梁和拱肋的刚度比、拱肋横向连接系的设置、吊杆布置形式、桥面系对结构力学特性的影响,探讨了上述参数相对较优的方案,供设计人员参考。     

锚管式结构锚固区受力行为分析

斜拉桥钢塔锚固区是连接斜拉索和桥塔的关键部位,该部位采用钢锚管结构,可以把巨大的斜拉索索力有效传递到桥塔中。现以某斜拉桥为背景,建立锚管式钢索塔锚固区空间板壳有限元模型,并对其进行分析研究。结果表明,锚固区内板件应力分布不均匀,承压板以及钢套管近锚头端的应力集中程度高,但高应力水平区域范围较小,应力扩散较快;钢套管与加劲板之间的焊缝应力需要计入桥塔整体变形的影响;塔壁承受面外荷载,但总体应力水平较低。