汽车荷载离心力作用下弯坡连续刚构桥内力响应

弯坡刚构桥因其特殊的结构形式,在汽车荷载作用下产生的弯矩比直刚构桥更大,弯矩和扭矩同时产生使受力更复杂。文中以某弯坡连续刚构桥为工程依托,建立有限元计算模型,分析汽车荷载作用下产生的离心力对弯坡刚构桥弯矩、扭矩等内力的影响。结果表明,汽车荷载产生的离心力对弯坡刚构桥内力的影响较大,在设计计算时应予以考虑;离心力作用于弯坡连续刚构桥上的主要效应是横向弯矩;不同纵坡坡率下汽车荷载作用产生的离心力对弯坡连续刚构桥的内力影响相对较小。     

预应力混凝土T梁变宽拼宽静力特性分析

基于一座4×30 m预应力连续T梁变宽拓宽桥,分别建立新旧桥间布置与旧桥相同数目横隔板、新旧桥间仅跨内设置横隔板而墩顶不设置横隔板和新旧桥间不设置横隔板3种不同横向连接的ANSYS有限元模型,计算和比较了其在汽车荷载、新旧桥差异沉降荷载、温度荷载以及收缩徐变作用下的静力性能。分析表明:新旧桥间设置横隔板,可以显著改善荷载横向分布,降低主梁纵向应力和接缝横向应力。因此推荐新、旧桥间全部设置横隔板的连接方案,供设计参考。     

改进型简支装配式小箱梁设计及整体模型横向活载效应分析

以上海市大芦线为工程背景,介绍了改进型简支装配式小箱梁的构造特点,建立实体有限元模型,分析研究组合式小箱梁各片梁在不同偏载工况下的内力横向分布,量化对比横隔板对平衡弯矩横向不均匀分配的影响,得出了对于跨径22 m桥宽较窄的情况下,设置跨中横隔板对横向整体受力影响较小的结论。通过实体计算分析小箱梁整体模型在活载作用下的横向弯矩效应,得出了桥面板横向受弯以局部荷载效应为主,整体效应为次;集中荷载作用下的局部荷载效应明显,尤其是沿计算跨度方向的局部效应更为突出的结论。比较杆系模型与实体模型计算桥面板横向弯矩的误差,得出杆系模型结果偏于安全的结论。     

预应力混凝土斜拉桥主梁边箱足尺模型试验

滨州黄河大桥主桥是3塔预应力混凝土斜拉桥,主梁是预应力混凝土箱梁。主梁标准段采用带分离式双边箱截面形式,两边箱之间由桥面板和横隔梁相连,横隔梁结构设置了横向预应力钢束。采用空间有限单元法,建立主梁标准节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析。通过标准梁段足尺模型试验,观测试验模型测点的应变以及模型表面混凝土裂缝的情况。     

槽型截面连续刚构桥受力特性分析

通过数值计算研究了槽型梁在竖向及横向力作用下的受力特点。研究表明,在竖向左右对称荷载作用下,主梁产生竖向和横向位移,弯扭耦合效应明显。槽型梁截面下部面积大,中性轴靠下,主梁下缘应力通常比主梁上缘小,道床板宽度大时横向拉应力有时可能大于纵向拉应力。增加主梁肋板数量能提高主梁侧向抗弯刚度,增加肋板数量对主梁整体抗扭刚度的提升效果有限。     

横向联结系对改善装配式T梁受力性能的研究

针对某大桥引桥40m预应力混凝土T梁加固工程中提出采用增设钢结构横向联结系来改善主梁结构受力性能的方案,采用Ansys软件建立4种数值模型:(1)原结构;(2)L/4处增设钢结构横向联结系;(3)L/6处增设钢结构横向联结系;(4)L/4处增设混凝土横隔板。通过计算4种模型下主梁跨中挠度比求得跨中横向分布,并对4种模型的横向分布系数进行了对比分析,计算结果表明:增设钢结构横向联结系或混凝土横隔板对改善上部主梁受力的作用很小。此外,探讨了加固改造前后不同行车道宽度对上部结构整体受力性能的影响。     

宽主梁中间索面斜拉桥空间效应分析

针对宽主梁中间索面斜拉桥受力特点,以某拟建桥梁项目为背景,建立了全桥板壳有限元模型。对主梁剪力滞、扭转效应、横向支座反力分配等空间效应进行了计算。结果表明:主梁剪力滞效应明显;扭转刚度主要由外框板件提供,且可按自由扭转公式估算;边支座在对称荷载作用下反力较小,仅在偏载作用下提供抗扭支撑。根据上述分析结果,对该类型桥梁提出了若干设计建议。     

流态混凝土压力荷载传递与移动模架结构强度影响研究

移动模架是一种用于混凝土桥梁现浇成桥的大型施工设备,针对混凝土浇筑过程中流动混凝土对外模板的侧向面压力进行了分析,研究其对移动模架整体结构强度、刚度和稳定性的影响。利用有限元分析软件ANSYS分别建立了移动模架外模板系统和主梁支撑系统的空间有限元模型,采用施加面压力方式模拟流动混凝土对外模板的作用力,分析得出主梁和横梁承受外模板的载荷值,将其作为主梁支撑系统有限元模型的载荷边界条件,分析了模板侧压力对主梁强度、刚度和稳定性的影响。结果表明:流态混凝土会对单侧主梁产生5 103 k N的总侧向附加载荷,由于端模板约束作用,荷载峰值出现在主梁跨中区段;侧向附加载荷会使主梁箱体内部横隔板局部应力增大,最大线弹性应力增幅达到257 MPa;侧向附加荷载在主梁横截面内产生扭矩,改变了腹板区剪应力状态和屈曲失稳位置,降低了主梁外侧腹板的屈曲稳定性。     

正交异性钢桥面铺装的力学分析

采用有限元方法分析正交异性板桥面铺装体系在车辆荷载作用下的力学响应规律,探求钢桥面铺装破坏的力学机理。比较各种工况的计算结果,确定了每种应力的最不利荷载位置。分析结果表明,钢桥面铺装在轮载作用下的应力最值均位于正交异性板的刚度突变位置,如最大纵向应力位于横隔板上方,最大横向应力及最大剪应力位于加劲肋腹板上方。研究结果可以为正交异性板优化设计及钢桥面铺装设计指标的确定提供理论依据。     

大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究

介绍某大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验内容和方法,运用梁格法建立该桥有限元模型,对比分析各主梁挠度横向分布系数实测值和计算值,并归纳不同横隔板数量对大宽跨比T梁横向分布系数的影响。试验结果表明:各主梁横向分布系数计算值曲线和实测值曲线吻合较好。研究结果可为同类桥梁设计和试验提供参考。     

曲线连续结合梁桥的剪力键受力分析

该文针对大跨曲线结合梁弯扭耦合现象,首先建立全板壳单元模型,考虑混凝土板与钢梁之间水平滑移效应。然后分析和研究剪力连接件在各种荷载作用下剪力的分布规律,明确其受力特点。计算表明,对于单箱双室的主梁结构,中腹板剪力键承受的纵向水平力稍大于边腹板,横向水平力则主要由边腹板剪力键承担。最后分析了剪力键不同连接刚度对结构的影响。结果表明,连接刚度的改变,钢梁上翼缘的应力变化最大,其次是混凝土板应力,钢梁下翼缘的应力基本无影响。     

小半径曲线刚构-连续梁桥单箱双室主梁合理构造设计研究

为了解小半径曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥弯扭耦合作用效应,指导主梁合理构造设计,以莫桑比克某跨海大桥北引桥(小半径多跨曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥)为研究对象,采用MIDAS Civil软件建立该桥整体模型,采用ANSYS软件建立局部实体模型,计算不同顶板厚度箱梁的扭转受力性能,分析弯扭作用下箱梁断面各部位剪力分布规律。结果表明:箱梁约束扭转产生的翘曲正应力相对弯曲正应力较小,设计时可忽略不计;顶板整体加厚可降低顶板扭转剪应力和翘曲正应力,可分别降低24%、33%;扭矩对两侧边腹板剪力存在差异影响,对内侧边腹板影响较大,不利影响达40%,弯桥设计时腹板厚度应按受力最不利的内侧腹板控制。     

车辆荷载作用下钢箱梁焊缝应力响应特性研究

依托某大跨径悬索桥钢箱梁工程实例,基于ANSYS软件建立全桥梁单元模型与局部钢箱梁板单元模型,并将不同尺度的模型进行耦合,实现钢箱梁边界条件的准确模拟;然后,依据公路桥梁通行车辆荷载特点,设置车轮荷载在4种不同的横向位置加载的工况,计算不同工况下U肋对接焊缝、U肋与横隔板焊接焊缝的应力响应特点与差异;最后,分析各类焊缝在车辆荷载作用下的应力响应影响面,确定车轮荷载对焊缝的影响范围与程度,为钢箱梁疲劳计算的焊缝模拟与疲劳应力响应计算提供一定的参考。     

沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响的有限元分析

采用有限元法,分析了沥青混凝土铺装层对桥面结构力学性能影响,结果表明,铺装层最大横向拉应变和拉应力均比最大纵向应变及拉应力大很多,且在沥青混凝土上表面出现;纵向最大拉应力要比横向最大拉应力明显小;铺装下层拉应力要比铺装上层拉应力小,横桥向最大拉应力比纵桥向最大拉应力要明显大;在行车荷载作用下,荷位对铺装各层剪应力影响较小。层间最大横向剪应力要比层内的最大剪应力、层间纵向最大剪应力大很多,横隔板支撑作用随着荷位不断向横隔板靠近越来越明显,这为桥面铺装设计规范化的发展积累提供了参考。     

正交异性钢桥面板典型细节的疲劳损伤分析

为研究正交异性钢桥面板典型疲劳细节在单轮荷载作用下的应力及疲劳损伤度,以福州长门特大桥为背景,采用ABAQUS有限元软件建立钢桥面板节段模型和3处易开裂部位(横隔板-U肋焊缝、横隔板处和横隔板间的顶板-U肋焊缝)的子分析模型,分析车轮荷载作用位置变化时疲劳细节的应力时程;并采用雨流计数法分析各细节处的应力幅,对疲劳细节进行疲劳损伤度分析。结果表明:单轮荷载顺桥向位于相邻横隔板间时,对横隔板处的顶板-U肋焊缝应力产生较大影响;荷载横向分布接近±750mm时,疲劳细节的应力时程曲线较为平缓,荷载对其应力的影响较小;疲劳损伤最大的是横隔板处的顶板-U肋焊缝焊根部位,该部位易产生疲劳破坏。建议在该部位增设钢角撑或钢板等,以降低该位置的应力幅和疲劳损伤度,提高结构的耐久性。     

单箱多室波形钢腹板箱梁横隔板位置优化设计

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁具有特殊受力特性,钢腹板主要承受剪应力。对于单箱多室桥面较宽的波形钢腹板箱梁来说,各钢腹板的竖向剪应力分布比较复杂。通过空间有限元分析,发现不同横隔板的位置对钢腹板的竖向剪应力影响较大。应用有限元分析软件ANSYS建立单箱多室波形钢腹板箱梁参数化分析模型,计算得到最佳横隔板设计位置,并给出在单向车道荷载偏载作用下沿桥梁横向各钢腹板剪应力分布情况,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

双工字钢组合梁桥偏载扭转效应分析及计算

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响，并能准确计算其扭转应力，以淮河特大桥引桥为背景，进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型，结合有限元计算结果，理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和弯曲正应力；研究桥梁跨径、钢主梁高度、桥面板厚度、横梁间距、钢主梁间距等参数对钢主梁扭转效应的影响；提出采用修正系数计算偏载系数及考虑弯扭耦合效应的钢主梁扭转应力简化计算方法，并与有限元结果进行对比。结果表明：偏载作用下钢主梁的纵向正应力大于均布荷载作用，最大超过20 MPa,偏载作用下的扭转效应不能忽略；钢主梁间距对钢主梁翘曲效应影响较大，其余参数影响较小；提出的钢主梁扭转应力简化计算方法与有限元法计算结果偏差较小。     

大跨度曲线刚构桥预应力设置对扭矩的影响

为了减小曲线梁桥的弯-扭耦合效应,以一座大跨度曲线连续刚构桥为依托,采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型,计算得到自重、预应力、混凝土收缩徐变等荷载作用下的主梁扭矩分布,结果表明:曲线刚构桥主梁的扭矩主要由自重和预应力产生,且随着曲率半径的减小显著增大。因此,改变预应力筋的设置方式是抵消主梁扭矩的一种有效措施,通过不同方式改变原设计方案的对称布筋方式,得知采用预应力筋的不对称张拉以及不对称布筋方式能有效抵消恒载产生的扭矩。     

拓宽方式对旧T梁荷载横向分布的影响研究

为研究拼接拓宽的不同方式对旧桥活载受力的影响,以某T梁桥为背景,建立了12种拓宽方式的三维实体有限元模型,计算了每种方式中旧梁的荷载横向分布系数,并进行对比分析.结果表明:增加新旧梁刚度比、设置新旧梁横隔板及提高横隔板高度能较大幅度减小旧梁的荷载横向分布系数;此外,相对于单侧拓宽,对称拓宽下旧梁的荷载横向分布系数更小.因此,为减小拓宽后旧桥的活载受力,在其他条件允许的前提下,建议适当增加新旧梁刚度比,并在新旧梁间设置横隔板及增加横隔板高度,具体取值应结合实际工程确定.     

考虑抗扭性能影响的多梁式矮箱梁桥荷载横向分布计算

目前对于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算采用刚接梁法,或采用有限元软件建立模型计算,但以上2种方法都未将抗扭刚度的影响考虑在内。因此,以上采用的2种计算分析方法不能对结构的特性进行准确模拟计算,也不能十分准确地对桥梁技术状况以及承载能力进行评价。为此,基于传统刚接梁计算荷载横向分布方法,在建立柔度系数矩阵时加入考虑主梁和翼板的约束扭转作用,提出一种适用于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算方法。为验证该方法的正确性,以某20 m跨径预制PC箱梁桥为对象,采用考虑抗扭刚度、未考虑抗扭刚度的刚接梁法和有限元数值模拟方法（梁格模型和板单元模型）计算其荷载横向分布系数,并与场地试验（中载和偏载2种工况）实测结果进行验证对比。结果表明：所提出的横向分布计算方法比未考虑箱梁主梁和翼板扭转的刚接梁法计算精度更高,也更接近实桥受力特点;同时,梁格模型、板单元模型与所提出的横向分布计算方法所得计算结果整体趋势基本上一致,相比于有限元数值模拟计算结果,采用该横向分布计算方法所得应变和挠度横向分布与实测结果更为接近,且偏差都在20%以内;该方法可在现场场地试验和桥梁承载能力评定中替代复杂的有限元数值计算方法,为预制矮箱梁桥场地试验和桥梁技术状况及其承载能力的评定提供较为准确的理论参考依据。