基于弹性补偿有限元法的拱桥极限分析

基于塑性极限荷载理论,提出了一种拱桥极限分析的新方法--基于弹性补偿有限元法的拱桥极限承载力分析方法,综合考虑拉压、剪力、弯矩和扭矩等内力作用,根据近似广义屈服准则,通过连续修改单元的弹性模量而引起应力重新分布, 以模拟拱桥结构体系的塑性失效行为.同时,编制了拱桥极限承载力计算程序,计算结果与模型拱桥的试验结果相比较,验证了方法所具有的较高的计算精度和计算效率.并且讨论了拱桥材料特性、截面几何尺寸和矢跨比等参数对拱桥极限承载力的影响.     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数分析

采用空间有限元模型,研究了活荷载分布方式、拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度、矢跨比和初始几何缺陷等参数对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响。研究结果表明:拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度和矢跨比是决定大跨度钢筋混凝土拱桥极限承载力的3个关键设计参数;初始几何缺陷会降低结构的极限承载能力,但降低的程度很小,一般情况下可以忽略该参数的影响;矢跨比在一定范围内取值时,随着矢跨比的降低,钢筋混凝土拱桥的极限承载能力也随之减弱,且不同的矢跨比取值范围对极限承载力的影响程度不同。     

上承式钢管混凝土拱桥极限承载力及稳定性分析

本文总结了国内外学者在钢管混凝土拱桥稳定及极限承载力分析方面的研究成果,系统的阐述了钢管混凝土拱桥稳定及极限承载力的分析理论以及钢管混凝土材料的本构关系。在此基础上,以杭州千岛湖大桥主桥为工程背景,运用大型通用有限元软件ANSYS对该桥主桥进行了五种荷载工况下的特征值稳定分析、几何非线性稳定分析和双重非线性稳定分析;运用统一理论所阐述的钢管混凝土材料的本构关系,用增量和Newton Raphson迭代法详细分析大跨度钢管混凝土拱桥在不同加载方式作用下的极限承载力。     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数研究

采用压溃理论和三维仿真模型，分析了钢筋混凝土拱肋在几何非线性、材料非线性、几何缺陷以及混凝土压碎、开裂、骨料嵌锁等因素耦合作用下的极限承载力，以使它的确定更符合实际．重点研究了初始几何缺陷、截面形式、荷载形式和矢跨比等对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响．研究结果表明：混凝土材料的力学特性对大跨径钢筋混凝土拱桥的极限承载力有明显影响；大跨径钢筋混凝土拱肋的极限承载力随初始几何缺陷的增加按分段二次曲线规律减小，与拱肋长细比遵循三次曲线关系规律．     

钢管砼拱桥承载力计算

针对目前钢管砼拱桥迅速发展,而其承载力计算方法却相对滞后的情况,讨论急需解决的可靠度体系问题和实腹式截面问题。     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件．拱肋进行分析，借鉴拱桥设计中的“五点重合法”确定研究截面，并对该截面进行不利布载．对每一种荷载布置型式，采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算．给出其承载力可靠度功能函数，推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型，并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值．最后给出实桥验证算例。     

桥墩地基极限承载力的三维弹塑性有限元分析

采用三维弹塑性有限元分析方法，研究了桥墩地基在竖向及水平荷载联合作用下的极限承载力问题。计算结果与实验结果吻合较好。     

静力风荷载作用下大跨度钢拱桥极限承载力分析

随着拱桥跨径的不断增大,其非线性效应愈加显著,因此,等效静力风荷载作用下钢拱桥的极限承载力分析引起了广泛的关注。以主跨450 m 的广东省肇庆西江大桥为例,利用ANSYS 有限元软件研究结构极限承载力分析中的非线性效应、静风失稳风速以及等效静力风荷载作用下拱桥的极限承载力。结果表明:与几何非线性相比,材料非线性对拱桥极限承载力的影响较大;静力风荷载会对拱桥的活载稳定系数产生较大的影响。在风速较大区域设计建造大跨度钢拱桥时,应兼顾考虑几何非线性和材料非线性对拱桥极限承载力的影响。     

圬工拱桥承载力可靠度分析

针对拱式桥结构体系中的主要受力构件 拱肋进行分析,借鉴拱桥设计中的"五点重合法"确定研究截面,并对该截面进行不利布载.对每一种荷载布置型式,采用荷载增量法进行拱桥结构失效模式的寻找和截面抗力的计算.给出其承载力可靠度功能函数,推导功能函数中结构抗力和作用效应概率模型,并利用改进的一次二阶矩法计算圬工拱桥承载力可靠度指标评估值.最后给出实桥验证算例.     

斜拉拱桥抗震分析

斜拉拱桥是的一种新型组合桥梁,以某已建成桥梁为例,利用ANSYS软件建立斜拉拱桥的三维空间有限元模型,对其抗震性能进行了分析,结果表明,在7度设防标准下,能满足规范要求。     

哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力的线弹性分析方法

为了提高哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力的计算效率, 提出了极限承载力分析的高效自适应弹性模量缩减法; 根据连续条件和截面塑性承载性能, 建立了钢管混凝土哑铃型构件压弯承载力相关方程, 通过回归分析得到了相应的齐次广义屈服函数; 采用单一组合材料梁单元建立了拱肋的线弹性有限元迭代模型, 通过自适应缩减高承载单元弹性模量模拟结构在加载过程中的刚度损伤, 确定拱肋的极限承载力, 并与模型试验、非线性有限元法和等效梁柱法计算结果进行了对比。计算结果表明: 建立的齐次广义屈服函数计算结果稳定、可靠, 克服了传统广义屈服函数计算结果受荷载初始值影响的缺陷; 采用自适应弹性模量缩减法只需较少的离散单元数与迭代步数即可获得稳定的极限承载力, 且与模型试验结果误差小于3%, 计算耗时小于16s, 相对非线性有限元法具有良好的计算精度和效率; 哑铃形截面拱肋相比圆形截面拱肋具有更好的承载性能, 矢跨比、含钢率和荷载作用方式是影响钢管混凝土拱肋极限承载力的重要因素; 随着矢跨比增大, 极限承载力增速减缓; 随着含钢率增大, 极限承载力几乎呈线性增长; 随着集中力与均布力比值增大, 其对极限承载力的影响逐渐减弱; 轴力与弯矩是拱肋的主要内力, 随着矢跨比增大, 弯矩对极限承载力的影响更加显著。     

动测法评定钢筋砼拱桥承载力初探

通过模型测试手段 ,进行模型破坏性试验 .实测模型在各级荷载作用下的一、二阶固有频率 ,反推出拱桥的抗拉 (压 )刚度和抗弯刚度 .用反推刚度作为计算刚度检算拱桥内力、变形 ,并与设计理论结果、静力测试结果进行比较 .结果表明 ,动测法检算拱桥承载力快速、省时、省力 .     

复合主拱圈加固石拱桥的承载力计算模式研究

在分析复合主拱圈技术加固石拱桥后主拱圈极限状态的过程中,考虑了加固结构二次受力的特点和新旧结构不同材料的力学性能,按照承载能力极限状态计算原则推导出了加固后石拱桥的承载力计算模式,以供加固设计时参考.     

复合主拱圈加固石拱桥的承载力计算模式研究

在分析复合主拱圈技术加固石拱桥后主拱圈极限状态的过程中，考虑了加固结构二次受力的特点和新旧结构不同材料的力学性能，按照承载能力极限状态计算原则推导出了加固后石拱桥的承载力计算模式，以供加固设计时参考．     

劲性骨架拱桥主拱圈混凝土四工作面浇筑法

为研究受力合理、施工方便、经济性好的劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑工作面设置方法, 以南盘江特大桥为对象, 分析了从两拱脚对称浇筑第1环混凝土在劲性拱骨架上产生的瞬时应力变化过程, 做出了劲性骨架主要控制截面的应力过程线, 提出了在全拱纵向对称设置4个工作面的主拱圈混凝土浇筑方法, 并将工作面分别设置在拱脚截面和控制性应力过程线峰值处, 使半跨内2个工作面上混凝土在劲性骨架中产生的应力增量异号, 以抵消部分应力; 通过分段拟合绝对控制应力过程线上升段和下降段的连续函数, 合理调整了混凝土的浇筑长度和顺序, 降低了劲性骨架的瞬时应力和变形; 讨论了四工作面浇筑法的施工操作性和经济性, 并采用该方法分析了南盘江特大桥主拱圈第1环混凝土浇筑过程中劲性骨架的应力和变形。研究结果表明: 拱脚管内混凝土应力过程线为控制性应力过程线且为单波曲线; 提出的先跨内、后拱脚, 并按拟合函数计算的长度进行南盘江特大桥混凝土浇筑的四工作面法是合理的, 该桥劲性骨架最大瞬时拉、压应力分别降至0.4和23.5 MPa, 被较好地控制在材料强度范围内, 拱顶无上挠, 最大瞬时下挠和环末下挠分别为192、82 mm, 拱轴线不发生反复变形; 四工作面浇筑法所需设备和人员较少, 具有良好的操作性和经济性, 适合于劲性骨架拱桥主拱圈混凝土浇筑, 可为同类桥梁采用。     

素混凝土柱极限承载力计算方法

开展了19根素混凝土柱极限承载力试验, 提出了素混凝土柱长细比和偏心率的合理取值范围, 采用非线性有限元方法对试验柱承载力进行计算, 通过理论分析和试验数据回归, 提出了素混凝土柱极限承载力计算方法。计算结果表明: 当试验柱长细比大于15与偏心率为0.3时, 素混凝土柱的破坏模式为截面受拉破坏, 未能充分发挥混凝土以受压为主的材料性能; 当试验柱长细比不大于15与偏心率不大于0.3时, 其破坏模式为截面受压破坏。承载力有限元算法计算值与试验值的平均比值为0.995, 方差为0.001 8, 计算值与试验值吻合较好, 有限元算法可用于素混凝土柱的参数分析。提出的素混凝土柱极限承载力计算方法考虑了长细比和偏心率对承载力影响的耦合作用, 其计算值与有限元算法计算值的平均比值为0.976, 方差为0.003, 表明提出的算法具有较高的精度, 且偏安全。     

预应力混凝土梁超载能力分析

为了验证利用有限元法分析预应力混凝土梁极限承载能力的准确性,对T形预应力混凝土模型梁进行了极限承载力加载破坏试验,采用ANSYS有限元程序,建立了T梁的分离式有限元模型,分析了模型梁从加载到破坏全过程的受力和变形。发现利用实验与有限元法得到T梁的荷载-挠度曲线与荷载-应变曲线的变化趋势一致,并呈现良好的非线性,但是通过荷载试验得到T梁的超载能力为9.07 kN.m,按照有限元分析得到的超载能力为12.48 kN.m,偏差较大,原因是分析模型偏于理想化。分析结果表明:利用有限元法在总体上能够有效地模拟钢筋混凝土梁受力全过程中各个量的非线性变化,对超载能力的求解是可行的。     

含钢率对钢管砼拱桥动力特性的影响

按照“统一理论”计算钢管砼构件的弹性模量 ,采用空间有限元方法建立钢管砼拱桥的动力方程 ,并用子空间迭代法求解该方程的特征值 .分析不同含钢率对钢管砼拱桥动力特性的影响     

钢管混凝土拱桥桥面平整度评价

分别采用激光连续式路面平整度仪与水准仪对福鼎桐山大桥的桥面平整度进行了测量, 采用最大熵谱法进行桥面平整度的频谱分析, 获知了使用激光连续式路面平整度仪测量的优势。对福建省内多座钢管混凝土拱桥的桥面平整度进行了采集和分析, 进一步验证了桥面平整度功率谱法与国际平整度指数法的关系方程式的正确性; 从主梁型式、主拱跨径、使用年数等方面对钢管混凝土拱桥桥面平整度进行了分析。发现桥面平整度指数随使用年数的递增呈指数形式增大, 据此提出了桥面状况与使用年数的关系式, 可简便地进行钢管混凝土拱桥桥面状况的预估。