钢管混凝土拱肋有限元模拟的影响因素分析研究

对某500 m级钢管混凝土拱桥的拱肋两种模拟方法进行了详细的研究,借助Midas/Civil软件,采用联合截面和双单元法分别建立全桥空间有限元模型,对比分析了两种方法对各主要施工阶段关键截面的钢管应力、核心混凝土应力及位移的异同。并对拱肋模拟的影响因素进行了分析,可为相关大跨径混凝土拱桥提供参考。     

下承式系杆拱桥施工阶段受力特性研究

为研究某下承式系杆拱桥在施工阶段的最不利受力状态,采用空间有限元分析软件Midas civil,模拟实际施工流程,对其施工阶段的受力特性进行计算与分析。介绍了该桥在施工阶段有限元模型的建模要点,分析了吊杆索力、拱肋的应力、变形等随施工阶段变化的规律,针对薄弱部位给出了相应改善建议。结果表明,由于拱肋外倾,内侧吊杆索力远远大于外侧吊杆索力,且最大值均发生在最终施工阶段;在最初施工阶段,拱脚处截面左缘受拉、右缘受压,拱顶处截面左缘受压、右缘受拉;拱肋横向位移对拱肋的变形起控制作用,大于竖向位移的影响。分析计算结果可以为本桥及类似拱桥的施工分析提供参考。     

预应力混凝土连续刚构桥剪力滞效应分析

针对连续刚构桥悬臂施工过程中的实测数据出现的剪力滞现象,为了解决施工监控常用的空间杆系单元模型不能有效地反映并且计算实际施工过程中箱梁截面上的剪力滞效应的问题,对连续刚构桥悬臂施工阶段的荷载工况进行简化,给出各简化荷载工况对应的简化计算模型,推导各简化计算模型的剪力滞系数的计算公式,并通过计算公式计算施工过程中的箱梁截面应力与实测值对比。对比结果显示,通过简化计算模型计算得到的箱梁截面应力值相较实际值误差较小,在实际工程中具有一定的应用价值。     

某下承式钢管混凝土拱桥二类稳定分析研究

为研究下承式钢管混凝土拱桥二类稳定性问题,以某下承式钢管混凝土拱桥的方案设计为背景,利用大型分析软件ANSYS建立3个全桥有限元模型,其钢管混凝土材料分别采用统一理论法、组合截面法和双单元法进行模拟;探讨了二类稳定安全系数的评判标准,根据规范提出了二类稳定安全系数的判定计算方法。计算分析结果表明,统一理论法计算值偏大;组合截面法和双单元法能比较真实地模拟钢管混凝土材料,拱桥稳定性分析二者计算结果相近;该下承式钢管混凝土拱桥稳定性有保证。     

有限元建模在划子河大桥施工监控中的应用

通过桥梁监控的有限元理论建模设计,研究悬臂现浇梁桥施工中不同荷载作用下主桥应力变化及节点变形,并与划子河大桥的实际应力情况进行对比,发现通过三维有限元建模和适当的测设截面布置,可以获得桥梁的成桥线形及结构内力的变化情况.结果表明,监控过程的三维立体分析可以更直观地反应施工各阶段的受力情况.     

钢管砼拱桥拱肋塔吊安装方案优化分析

以建成完工的叙古(叙永—古蔺)高速公路磨刀溪大跨径钢管砼劲性骨架拱桥为研究对象,采用MIDAS/Civil 2013建立拱肋梁-板单元有限元模型,采用施工阶段联合截面方法模拟外包砼的承载和荷载效应,由塔吊安装在拱肋上以方便拱上立柱施工;探讨在塔吊提前进场,即在第一环外包砼完成后浇筑第二环外包砼的过程中提前安装塔吊的变更方案对当前劲性骨架拱肋强度、刚度及稳定性的影响,结合该方案对施工工期的优化探讨方案的可行性。结果表明,在浇筑第二环外包砼时同步、对称安装塔吊,结构的受力稳定,安全能得到保证,且能节省工期。     

钢管混凝土拱桥拱肋数值建模方法探讨

针对钢管混凝土组合结构,Midas Civil软件提供了2种截面分析方法:组合截面法和施工阶段联合截面法。以一座钢管混凝土桁架拱桥为工程背景,应用这2种方法,对该桥拱肋截面进行建模对比分析,发现施工阶段联合截面法计算结果较组合截面法更准确。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

浅谈先简支后连续部分预应力工字梁设计

该文介绍20m和35m跨先简支后连续工字架设计。就工字梁受力和配筋进行结构计算，分析施工各阶段构件在施工荷载作用下截面的应力和强度要求，而且重点分析构件在使用荷载作用下截面开裂的应力、刚度、强度和裂缝宽度等指标，指出设计的优缺点。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究北大核心

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

不同断面线形波纹钢管涵结构力学性能研究

采用ANSYS有限元分析软件,建立二维平面应变有限元模型,选择等跨径圆形截面和管拱形截面管涵,对二者在不同填土高度下的力学性能特点进行了对比研究。首先通过有限元数值模拟值与试验模型实测值进行对比,验证了有限元模型的合理性;进而通过有限元模型计算,对圆形截面和管拱形截面管涵施工过程中随填土高度的增加管涵变形、应力和土压力的变化情况进行比较分析,得到了两种截面形式的管涵在变形和内力方面的一般性规律:两种截面形式的管涵在施工过程中的变形和内力变化趋势基本一致,管拱在填土超过管顶后的变形变化比圆管显著,竖直土压力略小,而由于起拱效应的影响,管顶以上填土1.1 m左右时,圆管截面最大应力略大于管拱截面最大应力。     

槽型宽翼梁剪滞效应分析的有限段法

针对槽型宽翼梁剪滞效应分析已有方法通常忽略横向剪切变形的影响、计算工作量大、不便于工程应用的局限性,提出一种能准确分析变截面槽型宽翼梁剪滞、剪切双重效应的有限段法。基于最小势能原理,建立了槽型宽翼梁考虑剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程及自然边界条件。在由方程得出均布荷载作用下的内力和位移初参数解的基础上,导出了槽型宽翼梁的有限段单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。应用有限段法,结合有机玻璃模型梁试验,分析了槽型宽翼梁竖向位移和应力的横向分布规律。数值算例表明,有限段法计算结果与有机玻璃模型试验实测结果以及ANSYS解符合良好;槽型宽翼梁的剪力滞效应明显;在槽型宽翼梁桥的设计与施工控制中,必须充分考虑剪力滞效应和剪切变形对结构应力和位移的影响。     

静载作用下桥梁结构受力分析

通过静载试验测量桥梁结构各控制截面在静荷载工况下的应力应变和变形,可判断桥梁的受力性能和工作状态。文中以高桥沟大桥为工程背景进行现场静载试验,分析计算4种荷载条件下各控制截面的结构应力和变形,数值计算结果和理论数据对比分析表明,施工过程中该桥结构符合规范要求,具有良好的受力性能。     

基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明：悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。     

覆土波纹钢板拱桥施工过程的受力分析

基于一座实际的覆土波纹钢板拱桥,利用有限元方法建立了三维空间受力分析模型,采用现行公路规范的方法计算了不同覆土施工阶段的土压力荷载,对该桥覆土的施工过程进行了模拟,计算分析了覆土回填过程中关键截面变形和内力的变化规律。计算和分析结果表明,波纹钢板拱桥的各关键截面变形和内力随覆土回填过程发生较大变化,覆土初期拱两侧受到填土压力的挤压而下挠,同时拱顶处出现了反拱现象,且随覆土高度的增加拱顶处反拱逐渐增大,各截面的应力也均逐渐增大;覆土回填至拱顶之后,随覆土高度的增加拱顶处的反拱逐渐减小,同时拱顶拉应力也明显减小,整个拱圈趋于受压状态。因此,施工中应严格分层对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时结构的位移和应力变化。     

超宽钢箱梁横向应力与变形研究

以广东佛山平洲水道跨东平水道特大桥为背景,针对超宽幅钢箱梁运用空间有限元方法建立有限元板单元模型,对钢箱梁桥面板关键施工阶段及成桥后的横向应力与变形进行分析,揭示其横向应力与变形分布规律;与平面梁单元应力计算结果进行对比,分析超宽幅钢箱梁结构计算时采用平面梁单元与实体板单元的差异,建议采用空间有限元方法计算钢箱梁横向应力。     

预应力砼Ⅴ形墩刚构桥墩身截面弯矩-曲率分析

介绍了Ⅴ形墩截面弯矩-曲率分析的基本理论和基本假定,分析了砼Mander本构模型和钢筋应力-应变双折线模型;以某预应力砼Ⅴ形墩刚构桥为例,基于砼Mander本构模型和钢筋应力-应变双折线模型,应用有限元软件MIDAS/Civil分析Ⅴ形墩截面的弯矩-曲率曲线,为桥梁墩身的延性计算提供借鉴。     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

某四跨单塔自锚式悬索桥施工控制研究

依托四跨单塔自锚式悬索桥工程,在施工阶段和成桥阶段对主塔、主梁、主缆、吊索进行监测,利用Midas/Civil分别建立桥塔安装及吊索张拉有限元分析模型。通过控制计算模型分析得出钢箱梁、桥塔、主缆和吊索的变形和应力均处在安全限值内;模拟吊索张拉过程中的吊杆、主缆的计算索力和设计索力最大差值分别为4.69%和1.73%,验证了模型的准确性。根据现场实测,主塔施工过程中主塔底部及塔腰截面实测应力与理论应力之间的偏差较小;在吊索张拉阶段和成桥阶段,最大吊索索力控制偏差值分别为5.7%和8.2%;主梁控制截面沿程实测应力与理论应力的变化趋势基本一致,最大差值为1.45MPa。结果表明,各工况下实测值与理论计算值的差值较小,均处在安全可控状态,且能够满足成桥后运营阶段的要求。     

大跨径曲线刚构桥曲率半径对其变形的影响研究

以大跨径曲线刚构桥为背景,改变其曲率半径,进行有限元建模,计算了其5种不同曲率半径在施工阶段荷载作用下及营运阶段活载作用下的变形,通过对不同曲率半径下悬臂施工及营运阶段的不同荷载工况进行分析,得到不同曲率半径下荷载、活载等参数对其变形的影响规律。