开口截面主梁斜拉桥动力分析模型的建立

以李家沙斜拉桥为实例,针对开口截面主梁斜拉桥的结构特点,研究其动力分析模型的建立方法,提出了一种基于梁格法的等效横向刚度横向连接的双主梁模型,并利用MIDAS/Civil软件建立不同空间梁单元动力分析模型进行分析比较,验证了所提出的基于梁格法等效横向刚度横向连接双主梁模型的计算准确性和实用性。     

断面类型对斜拉桥动力特性的影响

为了研究不同主梁断面形式对斜拉桥动力特性的影响程度,通过建立有限元模型对基频进行计算,对比了不同断面类型在风荷载作用下的结构动力特性。结果表明:不同的主梁断面类型主要影响主梁振型的出现次序及频率大小,而在相同截面尺寸下,闭口断面类型的桥梁在竖弯、侧弯、扭转等方面的频率比开口断面均有很大提升。     

大跨度单索面组合箱梁斜拉桥扭转受力分析

采用空间杆系有限元法和剪力流理论分析了东海大桥主航道单索面斜拉桥的组合箱梁扭转受力特性。计算结果表明,成桥运营阶段的主梁扭转剪应力由风荷载控制设计,混凝土桥面板、钢箱梁斜腹板、底板的最大扭转剪应力达到容许剪应力的约30%,在单索面斜拉桥的设计中应当得到重视。     

悬索桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系设计优化

杭瑞高速岳阳洞庭湖大桥为(1 480+453.6)m双塔双跨钢桁梁悬索桥,主梁为采用了钢-STC轻型组合桥面的板桁结合型钢桁加劲梁,钢-STC轻型组合桥面支承体系由横向桁架支承及桥面纵、横梁支承组成。采用ANSYS软件建立主梁节段有限元模型,针对组合桥面支承体系,从横向桁架结构形式、桥面纵横梁体系及其结构尺寸等方面进行设计优化。结果表明,带竖腹杆的横向桁架结构形式在桥面刚度、构件应力水平方面均具有较大优势;多横梁体系桥面刚度大,桥面构件应力水平低,适用于钢-STC轻型组合桥面。洞庭湖大桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系采用带竖腹杆的横向桁架,纵横梁支承体系采用在横向桁架竖腹杆位置设置边纵梁、次横梁间距2.8m的多横梁体系,能够很好地兼顾结构刚度、应力水平及钢材用量。     

波形钢腹板矮塔斜拉桥整体稳定性分析

为了解波形钢腹板矮塔斜拉桥新型组合结构桥梁的整体稳定特性,以跨径(58+118+188+108)m的某波形钢腹板矮塔斜拉桥为背景,根据波形钢腹板箱梁的力学行为特点,利用MIDAS Civil软件建立该桥杆系单元模型,对比ANSYS软件建立的空间块体板壳组合单元模型的计算结果,验证了杆系单元模型的有效性,在此基础上采用杆系模型计算全桥的整体稳定性。计算结果表明:恒载是桥梁重要的失稳因素,引起的第1阶失稳模态为面内主墩屈曲失稳;风荷载单独作用引起的第1阶失稳模态主要是面内对称弯曲失稳和面内反对称弯曲失稳,稳定系数较大;桥梁的弹性稳定系数最小值为19.79;桥梁结构整体失稳模态接近于高墩连续刚构桥的失稳模态;考虑几何非线性后稳定系数最小值为19.4,桥梁结构稳定性满足桥梁设计规范要求,该桥在运营阶段不会发生失稳破坏。     

拱桥中组合桥面系应力不均匀性研究

拱桥中钢与混凝土组合桥面系结构构造和受力复杂。该文结合一组合桥面系的拱桥,采用有限元方法建立全桥空间有限元模型,其中对组合梁建立板壳模型,计算了不同荷载工况下的组合梁受力,得到了主梁各个部分构件的应力。研究了组合梁中混凝土顶板的应力分布的不均匀性,揭示了组合拱桥中钢与混凝土组合梁的应力分布特点,为同类结构的日后设计计算提供了参考。     

小半径曲线斜拉桥适应性研究

为获得正确反映大跨Π型主梁曲线斜拉桥施工过程力学行为的结构分析方法,以刚果共和国布拉柴维尔滨河大道桥为研究对象,综合考虑施工过程中各种因素(包括新梁段的浇筑、预应力筋张拉、混凝土收缩徐变等)的影响,分别采用梁-板混合有限元法及杆系有限元法建立施工全过程空间有限元模型。通过主要施工阶段计算结果和现场监控实测数据作对比,结果表明:梁-板混合有限元方法能够更加准确反映复杂受力下曲线主梁的扭矩分布。研究结果可为大跨Π型主梁曲线斜拉桥的设计及施工提供参考。     

大跨径曲线斜拉桥主梁有限元模拟方法

大跨径斜拉桥总体计算与全桥施工控制的有限元分析,主梁通常采用单主梁的"鱼骨"简化模型来模拟。而对于大跨度曲线斜拉桥,尤其是采用π型截面主梁,"鱼骨"简化模型存在不能准确模拟桥梁的横向受力、扭转受力、剪力滞特性等缺点,无法全面真实地反映主梁的施工与运营全过程受力学特性;本文提出了以板单元模拟桥面板、梁单元模拟两个边肋和横隔梁的方法来模拟π型截面主梁(下文中简称"梁板组合模型");同时,以刚果(布)滨河大道平曲线斜拉桥为研究对象,考虑了该桥的实际施工特点,结合施工过程中各种因素(如浇筑新梁段、张拉预应力钢束、混凝土收缩徐变等)的影响,针对两种主梁有限元模拟方法进行了全面的对比研究。其结果表明:"梁板组合模型"更能够反映平曲线斜拉桥的重要力学行为和受力特点。     

斜拉桥动力分析模拟方法的比较

以一座结合梁斜拉桥--开普吉拉多大桥为研究对象,对两种模拟斜拉桥动力特性的有限元方法进行了比较.模型一假设主梁为矩形截面,在主梁高度处施加集中质量;而模型二则包括了另外用来模拟主梁的扭转特性的集中质量.为检查忽略截面形状的影响,对两种模型的模态特点进行了比较.模型二表现出了突出的扭转响应,是因为在模型中正确考虑了重心和扭心的位置.     

双Ⅰ型GFRP-混凝土组合梁的动力学行为分析

为了精确计算双Ⅰ型GFRP-混凝土组合梁的动力特性,首先推导出与其动力特性相关的抗弯刚度、剪切刚度、质量惯性矩、扭转刚度和截面翘曲刚度的等效计算公式;根据达朗贝尔原理,分别按照Euler梁理论、Timoshenko梁理论和薄壁杆件约束扭转理论推导出双Ⅰ型GFRP-混凝土组合梁的弯曲振动频率和扭转振动频率计算公式。选择双Ⅰ型GFRP–混凝土组合模型试验梁,运用等效计算公式所得该类型梁的截面特性值与CUFSM软件计算值吻合良好,验证了等效计算公式的可靠性;采用ANSYS12.0软件建立了试验梁的有限元实体模型,并对ANSYS计算的有限元值、模型试验值及推导公式计算结果进行了对比分析。结果表明,Timoshenko梁理论计算的弯曲自由振动频率与实测值及有限元值吻合良好,扭转频率计算公式所得频率值与实测值吻合良好,所得结论可为GFRP-混凝土组合梁的动力特性计算提供参考。     

大跨曲线斜拉桥Π形主梁分析方法研究

为获得适用于大跨曲线混凝土斜拉桥Π形主梁受力分析的实用方法,以刚果共和国布拉柴维尔滨河大道桥为研究对象,综合考虑施工过程中新梁段的浇筑、预应力筋张拉、混凝土收缩徐变等影响,分别采用梁-板混合有限元法及杆系有限元法建立空间有限元模型,对斜拉索索力、支座反力、主梁内力进行计算对比。结果表明:曲线斜拉桥主梁"弯扭耦合"效应明显,由此导致的边墩支座脱空问题应引起重视;梁-板混合有限元方法能够反映实际工程的主要力学行为和特点,特别适合空间复杂受力的Π形截面曲线梁的受力分析。最后通过缩尺模型试验,验证了该方法用于实际桥梁受力分析的可行性。研究结果可为大跨Π形主梁曲线斜拉桥的设计及施工提供参考。     

混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

洞庭湖主跨406m三塔铁路斜拉桥设计关键技术

蒙华铁路洞庭湖特大桥为(99+140+406+406+140+99)m三塔斜拉桥。为提高该桥的竖向刚度、改善结构受力,采用了设置中塔稳定索的措施。中塔稳定索布置于中塔塔顶与边塔桥面横梁上方的塔柱上,设置双索面,每个索面2根索并行排列。主梁采用竖向刚度较大的新型钢箱-钢桁组合结构。增大尺度的钢桁梁下弦杆与铁路正交异性钢桥面板系统形成分离边箱的边主梁结构,华伦式桁架置于其上。主梁施工分为2个主要阶段,钢箱部分先行成桥承担桥梁主要荷载(恒载),钢桁梁仅承受二期恒载与活载。应用板桁组合结构新型主梁与中塔稳定索的结构措施后,该桥取得了较好的静、动力性能。     

空间圆管桁架混凝土组合梁受力性能试验研究

空间圆管桁架混凝土组合结构是一种新型组合结构,为了解其受力特点、破坏机理、变形能力、管桁架杆件的内力分布规律及界面相对滑移等,设计制作了2根弦杆未填充混凝土的不同混凝土翼板厚度的空间圆管桁架混凝土组合梁模型试件,采用三分点对称加载,对其进行受力性能试验研究。研究表明,在对称荷载作用下,组合梁的破坏形式为弯曲破坏,同时伴随有受拉腹杆节点焊缝的强度破坏;空间圆管桁架组合梁具有良好的承载能力和变形能力,相同荷载下,混凝土板厚的组合梁的承载能力高于板薄的组合梁;组合梁破坏时,其跨中挠度约为跨径的1/200;不考虑界面相对滑移的情况下,截面应变满足平截面假定;加载前期,支点截面界面相对滑移量大于 L/8截面,而加载后期,L/8截面界面相对滑移量大于支点截面;腹杆为非轴心受拉或受压杆件,且跨中位置腹杆的轴力较小,梁端位置腹杆的轴力较大。     

摩托车车架有限元建模方法分析

对于不同摩托车车架的结构型式,相应的有限元计算模型有基于杆系结构的计算模型、基于板壳结构的计算模型及杆系、板壳混合结构的计算模型3种。杆系结构计算模型对车架实际结构简化过大,只能得到相对满意的整体结构强度和刚度;板壳结构计算模型比杆系结构计算精度高,是目前较先进的一种处理方法;对于管板组合式摩托车车架,可采用杆系和板壳组合结构进行计算。     

混凝土弯斜拉桥曲率半径参数的影响分析

曲率半径是混凝土弯斜拉桥的关键设计参数之一,为分析曲率半径对Π形主梁混凝土弯斜拉桥受力性能的影响,以某座大跨混凝土弯斜拉桥为工程背景,建立空间梁板混合有限元模型。由室内1∶20全桥缩尺模型试验,通过测试索力和支反力间接获得主梁内力状态的方法,验证数值模型的正确性。基于数值模型,通过不同曲率半径的弯斜拉桥、同跨径的直线斜拉桥对比,系统分析曲率半径对弯斜拉桥主梁、桥塔、支座以及结构动力特性的影响。分析结果表明:静力方面,曲率半径对主梁跨中挠度影响很大,对两侧纵肋挠度差的影响不明显;桥塔横向塔偏量大于顺桥向塔偏量;边墩、辅助墩和桥塔不同位置处支座反力分布规律存在显著差别;曲率半径大于950 m,主梁扭矩与弯矩峰值比小于5%,其内力分布趋近于同跨径直线斜拉桥。动力方面,随曲率半径减小,弯斜拉桥横弯振型减弱,纵漂和扭转振型增加,其各阶模态特征与直线斜拉桥明显不同。     

独塔单索面混合梁斜拉桥偏载扭转效应分析

为研究单索面混合梁斜拉桥扭转效应影响,以佛山市顺德区容桂特大桥(跨径组成为136 m+254 m)为背景,利用通用软件MIDAS Civil建立独塔单索面混合梁斜拉桥壳、梁混合单元有限元模型,分别提取对称荷载与偏载作用下主跨钢箱梁与边跨混凝土箱梁的控制截面应力及位移进行比较分析.结果表明,该桥主梁偏载扭转效应明显,活载分析采用常规设计1.15偏载系数偏不安全,建议适当放大以保证设计安全性.     

大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁力学特性研究

为明确在多种不利荷载组合作用下大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁的受力规律,以某桥跨布置为(40+175+410+175+40)m的双塔钢-混组合梁斜拉桥为背景进行研究。采用ANSYS建立该桥混合单元空间有限元计算模型,分析自重及斜拉索索力、车辆轮载、桥面板预应力、混凝土收缩和徐变效应、温度效应等荷载及组合作用下中跨跨中段主梁的结构响应。结果表明:对于双索面钢-混组合梁斜拉桥,局部轮载作用下桥面板呈现出明显的局部受力特性,桥面板"第二体系"拉应力可能会大于"第一体系"压应力,中跨跨中区域及边跨尾索区桥面板应配置纵向预应力;桥面板混凝土的收缩和徐变效应、温度效应的叠加是桥面板出现顺桥向裂缝的根本原因,设计时应全桥配置桥面板横向预应力。     

钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥力学性能与经济性分析

为了解钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥的受力性能及经济性,以益阳青龙洲特大桥为背景,建立全桥空间有限元杆系结构模型及组合梁局部有限元模型,研究钢-UHPC组合梁的抗弯承载能力、UHPC桥面板的抗裂能力,并与常规钢-混组合梁经济性进行对比.结果表明:在最不利组合下,组合梁箱形钢主梁、钢横梁的最大拉应力分别为206.3 MP...     

泊松效应对组合梁斜拉桥混凝土板纵向开裂的影响研究

为了研究泊松效应对组合梁斜拉桥混凝土板内力的影响,探究混凝土板纵向开裂的原因,以国内某主跨480m的组合梁斜拉桥为工程背景,采用有限元法分别建立全桥空间网格模型(未考虑泊松效应)和板壳单元模型(考虑泊松效应),从弹性理论的角度探索了组合梁混凝土板的泊松效应,计算辅助墩墩顶5个节段和主跨四分点5个节段混凝土顶板的横向应力和横向应变。计算结果表明:在辅助墩墩顶及主跨四分点处混凝土板的纵向压应力较大,2种模型的混凝土板横向应力也基本处于压应力状态;按照空间网格模型计算得到混凝土板的横向应变基本为压应变,而按板壳单元模型计算得到的混凝土板的横向多处于拉应变状态,接近于混凝土双向受力状态下的极限拉应变;该组合梁混凝土顶板的泊松效应明显,其产生的横向应变是混凝土板纵向开裂的主要原因。