独塔斜拉自锚式悬索桥吊杆锚固区有限元仿真分析

该文采用大型有限元分析软件Ansys对独塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥吊杆锚固区建立计算模型,分析了该桥在最不利荷载组合下,吊杆力最大区段对应的锚固区各构件的应力与变形情况。分析结果表明:采用该构造形式锚固区整体刚度不足,构件最大位移达3.7mm;在钢板焊接处出现了应力集中情况,应力值大于设计允许值。根据分析结果确定了锚固区整体刚度及钢锚梁与横隔板焊接处局部应力控制成为进一步优化设计的控制因素。对此该文初步提出了两种设计优化方案,即改变横隔板厚度和对横隔板增加横向与纵向肋条,以此提高横隔板刚度,改善构件应力集中现象。     

傅山路云中河大桥力学性能分析

采用MIDAS/Civil有限元软件建立傅山路云中河大桥—5跨下承式复式钢箱系杆拱梁组合桥的空间有限元计算模型,分2种工况计算该桥在永久作用效应和永久作用效应十可变作用效应下的桥梁力学性能,计算结果表明:该下承式复式钢箱系杆拱梁组合桥的主梁最大压应力值为-14 MPa,拱肋最大压应力值为-148 MPa,均小于材料的设计抗压强度;吊杆安全系数最小值为3.1,满足桥梁规范关于吊杆最小安全系数不得小于2.5的规定,具有较大的安全储备;该桥梁在汽车荷载作用下位移满足桥梁设计规范关于正常使用极限状态下的变形要求;并采用Lanczos法对该桥进行动力特性分析.计算结果已为该拱桥的设计复核提供了参考.     

钢管混凝土拱桥拱肋浇注顺序优化研究

钢管混凝土拱桥拱肋安装完毕后,有多种浇注拱肋内部混凝土的方案,而不同方案对拱肋产生的内力、位移及稳定安全性都有较大的影响。为了获得最优的拱肋混凝土浇注方案,采用三维有限元分析软件模拟钢管混凝土哑铃型截面拱肋内混凝土4种浇注方案,分别从应力、变形和稳定性3个方面对比不同浇注方案间的差异。研究结果表明:随着施工阶段的增加,结构的应力、变形增大,稳定性减小;初始施工时浇注相同部位混凝土对应的最大应力、变形和稳定性系数是相同的,已完成的施工阶段会对后续施工阶段的应力、变形和稳定性产生影响;相对于其他方案,先下拱肋后上拱肋的浇注顺序下结构在整个施工阶段应力、变形幅值较小,稳定性较好。     

焊接工艺对客车骨架T形接头强度的影响

为了给客车骨架T形接头焊接工艺方案的选择提供参考依据和技术指导,以某全承载式客车为载体,研究焊接顺序和焊接电流对客车骨架T形接头强度的影响。选取底架上3处危险T形接头作为研究对象,采用与所选取接头截面尺寸相同的方钢进行焊接试验,对其在不同焊接顺序和焊接电流方案下的焊接变形进行测量与统计。根据试验数据建立变形后的T形接头有限元模型,在其端部施加反向位移,从而获得T形接头在各个方案下的焊接变形应力。通过建立车身整体梁壳混合模型,对所研究T形接头在整车危险工况下的工作应力进行统计,并将焊接变形应力引入整车分析,基于应力叠加的方法,获得T形接头处的实际应力值,以此为依据研究不同焊接工艺参数对客车骨架T形接头强度的影响。研究结果表明：焊接工艺对T形接头强度存在较大影响,针对选取的3处T形接头,当采用不同的焊接顺序时,应力最高值与最低值相差可达40%以上;当采用不同的焊接电流时,应力最高值与最低值相差达到了30%左右;合理选择焊接工艺参数可以避免焊接变形应力与工作应力的叠加,从而有效降低接头处的应力水平,进一步提高车身骨架整体的承载性能。     

多工况下汽车驱动桥桥壳静力学有限元分析

根据汽车所受的典型载荷工况来分析汽车驱动桥桥壳在静载荷作用下的变形及应力问题.首先建立垂向载荷工况、纵向载荷工况、侧向载荷工况的模型,并用汽车理论相关知识对其进行分析然后利用CATIA建立汽车驱动桥三维实体模型并导入到ANSYS Workbench中.最后对桥壳进行有限元分析并得出桥壳在各个工况下的最大位移和最大应力.分析结果表明,该研究对驱动桥的设计具有一定参考价值.     

多工况下汽车驱动桥桥壳静力学有限元分析

根据汽车所受的典型载荷工况来分析汽车驱动桥桥壳在静载荷作用下的变形及应力问题。首先建立垂向载荷工况、纵向载荷工况、侧向载荷工况的模型,并用汽车理论相关知识对其进行分析,然后利用CATIA建立汽车驱动桥三维实体模型并导入到ANSYS Workbench中。最后对桥壳进行有限元分析并得出桥壳在各个工况下的最大位移和最大应力。分析结果表明,该研究对驱动桥的设计具有一定参考价值。     

混凝土弯箱梁桥预应力张拉次序研究

以一座弯箱梁桥———枣木高速木石互通立交A匝道桥为工程背景,针对预应力张拉顺序,设计了4种不同的张拉方案,运用M IDAS/FEA软件进行模拟计算,根据支座反力、箱梁混凝土应变、应力、位移及钢筋单元的应力应变,分析不同预应力张拉次序对箱梁位移及变形的影响。模拟计算结果表明:当弯箱梁桥曲率半径为150m时,不同的张拉次序对弯箱梁位移及变形的影响不是特别明显。     

分离式双肋截面主梁剪滞效应分析的传递矩阵法

构造横力弯曲时考虑翘曲正应力自成平衡的槽形宽翼梁剪力滞翘曲位移函数,基于能量原理,导出槽形宽翼梁计入剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程和边界条件,在初参数解的基础上建立相应的场矩阵和点矩阵,从而实现分离式双肋截面主梁桥位移、应力及内力的一维递推求解.     

梧州西江四桥主桥中承式钢箱系杆拱动力分析

本文以梧州西江四桥主桥中承式钢箱系杆拱桥为研究对象,通过确定地震参数,得到桥梁结构的动力特性。在此基础上对主桥结构进行了3种概率水准下的反应谱分析,得出主拱肋、拱肋横撑、吊杆等构件的最大包络应力。得到的结论是:在西江四桥主桥工程场地的地震环境下,现有的设计方案具有足够的抗震能力,不会因地震而发生破坏。     

系杆拱桥吊杆张拉方案对结构受力特性影响分析

系杆拱桥是组合体系中的一种柔性系杆刚性拱。吊杆的安装与张拉是系杆拱桥施工中至关重要的环节,拱肋为主要受压构件。系梁的刚性较一般的梁要小,吊杆的张拉力不同、张拉顺序不同会对系梁体内应力和拱肋内力分布及大小产生不同的影响。为保证系杆拱桥成桥后梁体应力满足规范限值并使拱肋受力合理,探讨了吊杆的最优张拉方案。文中以兰新二线乌鲁木齐河特大桥为工程背景,通过有限元模型和室内模型试验研究了四种工况下对梁体应力及拱肋受力特性的影响。研究发现:在不同张拉顺序及张拉力下,梁体和拱肋受力并不能同时达到最优,就一种工况而言,在梁体应力合理的同时拱肋就会出现受力不理想的情况;同样,当拱肋安全储备较大时梁体应力就会出现超出规范限制的现象。在具体施工时应综合考虑拱肋、梁体及索力分布情况,并结合现场和施工难度选择相应的施工方案。     

地震作用下钢栈桥结构稳定性数值模拟分析

地震往往会对桥梁、栈桥等带来不可预估的影响,使用MIDAS有限元软件,通过考虑2种荷载工况,并施加地震反应谱,分别对地震作用下横纵梁内力、贝雷梁弦杆、贝雷梁腹杆等进行分析,得到以下结论:横、纵向分配梁最大拉应力出现在支座位置77 MPa,工况2纵向分配梁最大组合应力18.8 MPa,均小于允许应力值145 MPa;弦杆最大组合应力值为279.7 MPa,大于规定允许应力值210 MPa;地震作用下腹杆的最大组合应力值为185.8 MPa,小于规定允许应力值210 MPa;钢管柱的最大组合应力值为14.2 MPa,小于规定允许应力145 MPa;地震反应下支架位移水平最大位移值为2.70 mm,满足设计要求。     

连续钢箱梁桥顶升改造方案比选及关键技术

厦门仙岳路跨台湾街路口连续钢箱梁桥(编号L3)为(36+45+36)m竖向凸曲线下坡桥梁,根据高架桥提升改造的线形要求,需将L3联桥顶升调整为凹曲线上坡桥。经多方案优化确定采用先整体顶升后将其切割为7段进行调坡改造的方案。采用有限元软件建立L3联桥整体及局部模型,通过顶升改造施工仿真优化,设定了现场实时监控的位移和应力偏差预警值,确定每次顶升行程100mm;对顶点位置钢箱梁腹板增设加劲肋进行加固,避免腹板局部失稳;设置独立的纵向限位装置,使L3、L4两联桥梁的纵向伸长互不干扰;按精确理论计算值给千斤顶和分配梁中心设置预偏心,解决梁体旋转伸长问题;加工可微形转动的千斤顶支撑垫板和不同倾角的楔形钢板垫块,保证分配梁底面和千斤顶顶面在顶升过程始终保持密贴。     

深中通道沉管临时锚拉系统承载性能足尺模型试验

为了评估深中通道沉管水下对接时临时锚拉系统的承载安全性,利用模型试验的方法对锚拉系统的传力机理及安全冗余进行了研究。首先,利用数值方法对锚拉系统进行了仿真模拟,得到了目标荷载作用下各构件的响应并明确了加载分级标准;其次,制作了临时锚拉系统的1∶1足尺模型,利用自平衡加载的方式进行了变形及应力测试。为模拟施工现场偏差,对其设置横向及竖向各5 cm预偏量,采用千斤顶加载至结构屈服。试验结果表明：随着分级荷载的递增,锚板、肋板、拉杆应力及台座位移在结构屈服前均呈线性增长规律。当单根拉杆荷载递增至试验荷载1 000 kN时,试验台座相对位移量为5.6 mm,锚板及肋板的最大Mises应力分别达到183.1 MPa及187.5 MPa,距设计强度295 MPa和280 MPa有37.9%及33.0%的设计安全冗余;在1.4倍试验荷载下,试验台座相对位移量为7.7 mm,肋板最大Mises应力为285.3 MPa,已达到其设计强度,此时锚板最大Mises应力为258.5 MPa,设计安全冗余降为12.4%;在1.85倍试验荷载下,试验台座的相对位移量达到10.8 mm,肋板率先屈服,结构已经失效,...     

基于ANSYS及灵敏度分析的客车结构轻量化设计

电动客车发展迅速,社会对电动客车的需求日益增加。客车满载时对动力需求高,电池组的数量多,车身总质量偏大,导致电池损耗加快,客车行驶里程降低。优化车架的结构设计,实现轻量化是延长电池使用寿命、提高行驶里程的有效途径之一。为达到某型电动客车在满足各工况强度要求的前提下实现轻量化的目的,选取4种典型工况,包括匀速直线行驶工况、弯扭工况、紧急制动工况和紧急转弯工况,建立了客车车身结构的有限元模型。由ANSYS Workbench分析计算得到了4种不同工况下的应力、变形。以有限元分析结果为依据,对车架进行了优化设计。根据优化设计理论,以车身质量最小为目标函数,以构件厚度为设计变量,以底架应力和扭转刚度作为设计约束,利用NASTRAN软件计算了车架刚度对关键构件厚度的灵敏度。对刚度相对灵敏度较低的部件进行了轻量化设计,如将车门支撑部件、车架侧围等部件型材厚度由3 mm减薄至2 mm,对刚度相对灵敏度较高的部件进行了加厚处理,如将车架主要受力部件厚度由4 mm加厚至5 mm,以此来提高整车的扭转性能,提出了较为合理的车架轻量化设计方案。更新了优化后的车架模型,再利用有限元分析对比了优化前后最大应力及变形结果。经对比分析,在满足各工况强度要求的前提下,整车质量下降52 kg,车架质量降幅达2%。     

结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究

为了研究系杆拱桥在关键构件损伤后的安全性能和内力重分布规律,以某钢管混凝土系杆拱桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,设置吊杆损伤、吊杆失效和拱肋损伤不同工况,对比分析该桥在损伤状态和完好状态下的结构性能,分析损伤状态对其动力特性、稳定性、结构位移和内力的影响。结果表明:吊杆损伤、失效和拱肋损伤会使桥梁整体刚度降低、自振频率减小,但对振型基本没有影响;吊杆损伤、失效和拱肋损伤会导致桥梁稳定性降低,但降低幅度较小,对失稳形式没有影响;吊杆损伤会引起桥面竖向位移和吊杆应力增加,但对拱肋弯矩影响不大;吊杆失效会对其相邻部位产生显著影响,使结构发生显著的内力重分布;拱肋损伤对桥面竖向位移和吊杆应力影响很小,对拱肋弯矩影响较大。     

钢箱梁桥面吊装设计与有限元分析

杭州市富阳区北支江大桥主桥桥型采用35 m+95 m+95 m+35 m四跨下承式钢拱梁组合桥,引桥为连续钢箱梁桥,桥跨全长407.6m.为对桥面吊装施工的安全性进行验算,首先采用Midas建立全桥梁单元模型,施加移动荷载判断最不利位置节段,然后利用ABAQUS软件建立此最不利位置节段的钢箱梁有限元模型.施工阶段荷载考虑了结构自重、履带吊车单边开行压力(带载+空载)以及平板车单边开行压力(带载+空载),针对履带吊开行的两种工况进行了验算,得到了不同工况下桥梁结构所产生的应力和变形响应.结果 表明,模型最大应力值均小于钢材的屈服强度,Mises应力最大位置均随着吊车荷载的移动而出现在不同的临时支撑点位置;桥梁结构产生的最大竖向变形较小,最大值为11.61 mm.从应力和变形结果来看,北支江大桥履带吊车上桥面是安全可靠的.     

某高速公路路堑高边坡支护方案及优化

针对工程实际情况,采用有限元软件对路堑高边坡支护方案进行了边坡稳定性和变形、受力分析。在此基础上进行了桩间距的优化分析,明确了边坡的有效塑性区位置,得出了桩身水平位移的变化呈“7”字形变形,桩顶的水平位移值为13.5mm,最大水平位移值为15.3mm。同时通过对比分析是否施加锚索两种工况,明确了预应力锚索不仅有利于减小桩身的剪力值和弯矩值,还有利于桩身剪力值和弯矩值的均匀分布。最后对不同桩间距工况下边坡的稳定性进行了分析,得出合理的桩间距为4.5m。     

飞云江五桥施工阶段桥面系局部计算分析

以浙江瑞安市飞云江五桥为背景,根据圣维南原理,比较不同长度梁段的计算结果,选定4个梁段进行计算分析,采用大型有限元软件MIDAS FEA建立飞云江五桥4个梁段板单元模型,模型包含桥面板及其加劲肋、纵梁、横梁、横肋、吊杆及系杆等构件,进行施工阶段桥面吊机荷载作用下的受力计算,得出结构的位移和详细应力分布情况及稳定模态,以指导结构设计和施工安全。     

钢管混凝土拱桥拱肋内灌混凝土比选研究

为探讨钢管混凝土拱桥拱肋的最优混凝土灌注方式,依托某新建中承式哑铃形钢管混凝土拱桥工程,借助MIDAS/CIVI软件建立拱桥结构的有限元计算模型,针对3种混凝土灌注拱肋的施工阶段进行应力、变形及稳定性对比分析,得出以下结论:①随着施工阶段的增加,3种混凝土灌注方式下拱肋的最大拉应力均逐渐增大,而稳定性系数均逐渐减小;②不同混凝土灌注方式下拱肋的最大压应力、竖桥向变形均随着施工阶段的增加呈先减小后增大变化;③不同混凝土灌注方式下各施工阶段的拱肋应力、变形f由大到小均为:C50、C60、LC60,而稳定性系数则为?(LC60)?(C60)?(C50),故LC60高强次轻混凝土为拱肋最佳灌注方式。     

无切口钢-UHPC组合桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能

为解决正交异性钢桥面纵肋-横隔板接头疲劳开裂问题,根据正交异性钢桥面构造特点,提出了一种疲劳性能良好的新型无切口正交异性钢-UHPC组合桥面,能简化制造工艺,提高经济性能。基于ANSYS数值分析平台建立双尺度有限元模型,采用欧洲规范疲劳荷载模型III开展纵桥向移动加载,获得了纵肋-横隔板接头在3种典型横向位置下的轮载热点应力响应曲线。结合轮载作用下的应力云图和变形图,揭示了构造细节力学机理,评估了疲劳性能,并探讨了构造参数的影响。应力响应曲线表明:纵肋-横隔板接头在轮载作用下的应力响应以受压为主,局部效应显著,纵桥向应力影响线短,因而可根据轮载应力响应曲线识别轴组中的单轴。应力云图和变形图表明:构造细节在轮载作用下出现了显著应力集中,因新型桥面横隔板截面削弱较小,横隔板侧应力梯度小于纵肋侧。纵肋-横隔板接头应力最大点均不在纵肋正底部位置,而是与纵肋中心线成一定角度。由于纵肋-横隔板接头与面板距离较大,UHPC层和面板厚度对其疲劳性能改善并不明显。增加横隔板厚度能减小横隔板侧应力幅,但会增加纵肋侧应力幅,横隔板厚度可取10 mm。增大纵肋腹部厚度可有效减小纵肋侧应力幅,16 mm的纵肋腹部厚度可使得纵肋-横隔板接头实现无限疲劳寿命。