大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。     

高低塔斜拉桥在温度作用下的静力特性研究

为探讨温度对高低塔斜拉桥结构成桥使用舒适性及安全性的影响,以跨径为(157+280+93.5)m的清溪口渠江特大桥为工程背景,建立有限元分析模型,分别研究了体系温差、日照温差和索梁温差荷载作用对高低塔斜拉桥的主梁应力、主梁竖向位移及斜拉索索力的影响。研究表明:体系温差作用下,低塔侧边跨的主梁翼缘应力和斜拉索索力变化量较高塔侧大,主梁上翼缘的应力小于下翼缘;体系温差和日照温差作用下,高塔边跨的主梁变形较低塔侧大;日照温差作用下,日照升温和降温引起的主梁变形、应力分布及斜拉索索力变化规律相反,且日照升温引起的主梁挠度值、上下翼缘应力值、索力变化量是日照降温的2倍;索梁温差作用下,高塔侧边跨的斜拉索索力、主梁翼缘应力及竖向位移较低塔侧大。在实际工程设计中,应注意关键位置处主梁的应力储备和挠度控制,以及斜拉索的承载能力保有量。     

高速铁路翼缘框架箱式路基静动力特性分析

依托成自宜高速铁路箱式路基试验段建设工程，构建有限元数值模型，分析恒载、活载、附加力及特殊力荷载不同作用组合下的箱式路基静力和模态响应。结果表明：箱式路基在服役状态下产生的挠度较小，组合作用下最大挠度4.60 mm，列车活载是箱式路基产生挠度的主要因素，形成的顶板挠曲面为马鞍形曲面；离心力与横向摇摆力作用是箱式路基产生横向位移的主要原因，横向位移与墙高成正比，组合作用下产生的最大横向位移1.33 mm；在各独立荷载作用下，结构内部弯矩分布无统一特征，在组合荷载作用下，产生的最大与最小弯矩均发生在起点截面，绝对最大弯矩出现在主力+附加力工况；箱式路基第4阶振型竖向自振频率为15.8 Hz，符合规范限制，满足列车安全运行要求。     

大跨预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

采用MIDAS/Civil建立某大跨预应力连续梁桥有限元模型,分析不同施工阶段荷载作用下桥梁位移和应力变化及施工过程中温度对主梁挠度的影响。结果表明,一个梁段施工完成后会影响前一个梁段标高,但各梁段控制偏差变化趋势大致相同;梁段悬臂越长,浇筑、张拉前后挠度越大;温度对悬臂梁段变形有很大影响,温度越高,悬臂竖向变形越大;大跨径连续梁桥悬臂施工时,预应力张拉产生的位移只能抵消一部分恒载位移;浇筑、张拉前后箱梁实测应力大多小于理论值,最大悬臂时梁段的预应力储备增大。     

公轨双层混建高低塔斜拉桥静载试验

为研究公轨两用高低塔钢桁梁斜拉桥公路及人群荷载作用下的受力规律,以红岩村嘉陵江大桥为实例,采用荷载试验的方法对其进行验证,提出了高低塔双层钢桁梁斜拉桥的静载试验布载方式和加载效率范围,在下层桥面采用布设水袋的方式模拟成桥状态,总结了该类桥型在试验荷载作用下的主梁应力、斜拉索力、主塔应力及各项变位等参数的校验系数范围、试验测试及理论计算数据变化规律。结果表明:1)该桥受力性能满足公路活载及人群荷载的正常使用要求; 2)高低塔斜拉桥应变控制截面位于无索区中部,挠度控制截面位于主跨跨中,矮塔纵向受力大于高塔。其试验方式及结果可供同类桥梁荷载试验参考。     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。     

广州海珠桥原悬索钢桁架主桥安全监测

广州海珠桥历经多次改造,2011年检测判定主桥[(67.79+49.10+67.79)m三跨连续索桁组合结构]为危桥需抢修,为确保抢修施工前桥梁的运营安全,进行安全监测。建立主桥计算模型,按实测的材料物理力学强度、吊杆力、主缆拉力及钢结构杆件锈蚀率等指标,对模型部分参数进行修正;在恒载+汽-15活载+人群荷载组合下,进行承载能力验算,确定最不利受力杆件。安全监测时,在应力较大的22根杆件布置应力监测点,竖向变形监测点选取桥跨L/2、L/4、L/8及支点等关键截面;根据桥梁承载能力验算结果和容许应力法,确定各监测杆件的应力预警值和边跨、中跨挠度预警值。结果表明,修正的计算模型能准确模拟结构真实受力状况;监测参数及预警值设置合理;监测周期内,各杆件应力增量均未超过预警值,各测点最大挠度增量在2mm范围,小于预警值,结构处于安全状态。     

海岸独塔自锚式悬索桥内力分析

为了掌握运营状态下海岸独塔自锚式悬索桥的力学性能,本文以烟台夹河大桥(桥跨布置为115m+115m的钢-混组合结构独塔自锚式悬索桥)为背景,基于Midas/Civil有限元分析软件,进行了活载、温度、风荷载等主要荷载及其组合作用下大桥结构力学性能分析和动力特征分析。分析表明:(1)活载对缆索系统内力和位移影响最大,温度作用影响较小,纵向风荷载和其余荷载影响都很小。(2)活载作用下主梁竖向位移正负值之和为桥梁跨径的1/350,本桥纵梁竖向刚度相对较柔。(3)结合静动力分析可知,主梁纵向位移较大。应该必须采取必要措施限制主梁在制动力、纵向风或地震作用下的纵向位移,保证正常使用的舒适性和安全性。     

超宽斜拉桥双边箱主梁恒载剪力滞效应研究

以某超宽斜拉桥为依托工程,利用ANSYS有限元软件进行实体模型分析,对斜拉桥在恒载作用下的主梁正应力及其剪力滞效应进行计算分析,得出该类结构的主梁剪力滞效应的基本规律。分析结果表明:超宽斜拉桥主梁沿纵向各截面剪力滞效应不同,在边墩等截面约束较弱处,其截面各点处剪力滞效应明显;主梁标准段纵桥向的2个索力作用点之间的箱梁剪力滞效应具有明显的周期性,横桥向索力作用点附近的箱梁剪力滞效应变化最大,远离索力作用点的剪力滞效应变化趋缓。     

无背索曲塔曲梁斜拉桥施工稳定性分析

以某一无背索曲塔曲梁斜拉桥为分析对象,针对桥梁结构特征,采用结构整体静力有限元分析桥梁极限状态及施工关键节点的整体与局部结构静力性能和动力特性,获得桥梁稳定性特征。研究结果表明:极限承载力作用下,桥塔混凝土、桥塔钢板、钢箱梁、边跨混凝土梁应力范围均满足施工标准;恒载作用下,索塔混凝土最大竖向压应力出现在内索塔与墩底连接处,在内塔底部出现最小压应力,主梁最大竖向变形出现在梁顶端位置;活载和风荷载作用下,外索塔在顺桥向荷载下产生最大变形,内塔底部产生局部最大拉应力;连接索塔削弱薄塔处顺桥向和横桥向最大拉应力均较大,因此,在设计施工中需要对该削弱薄塔区进行局部加强,避免出现结构失稳性破坏。     

预应力混凝土连续箱梁桥设计的统计分析

预应力混凝土(PC)连续箱梁桥作为中国大跨度桥梁结构中的典型桥型之一,其服役期内开裂和主梁下挠问题较突出,而主梁纵向预应力体系直接影响结构应力水平,可以改善相关病害.该文通过统计分析中国不同地区高速公路上7座不同跨径PC连续箱梁桥,计算主梁典型截面在恒载、收缩徐变、温度和汽车荷载作用下的荷载效应,分析不同跨径的预应力箱梁桥在支座截面和中跨跨中L/2截面处各荷载作用产生的内力、应力范围,探讨了不同跨径范围主梁弯矩、应力变化规律.     

索道桥竖向刚度控制的虚拟恒载法

研究了荷载作用下索道桥的竖向变位太大的问题。依据虚拟恒载同样能增加承重索的重力刚度、从而提高索道桥竖向刚度的基本原理。提出了虚拟恒载法控制竖向挠度的方法和初始预张力的确定方法,并给出了虚拟恒载的施加方法,即在主索因全部恒载作用而形成初始线形之后、承受活载之前,对其进行预拉。并运用小垂度柔索的索力转换方程,推导出了虚拟恒载的计算公式和初始垂度的确定方程,并考虑了温度变化和索道桥两支点高程差异的影响。通过对算例的计算结果分析,得出了活载挠跨比较合理的取值区间;虚拟恒载法控制竖向刚度的措施比较经济,且效果十分明显。     

考虑索力随机的斜拉桥结构分析

针对斜拉桥结构是索力敏感体系,但是索力随机对斜拉桥结构特性的影响一直缺乏定量分析的问题,结合蒙特卡罗方法、找形方法和调索方法,首次提出了一种考虑索力随机的斜拉桥结构分析方法,并针对某一辐射型疏索体系斜拉桥,分析了斜拉索索力随机对其结构静力性能的影响。计算结果表明:索力变异2%引起的主梁截面弯矩变异为30%~50%,引起的主梁截面应力变异在11.42%左右,引起的跨中挠度变异在440.25%左右;索力变异2%引起的挠度变化大于结构截面应力的变化;索力变异对结构的影响还表现在对于不同的索力样本,结构的最大或最小弯矩截面的位置在随机变化,交替出现在某些特定的截面上。     

钢桁架桥钢节点有限元分析

为分析在荷载作用下桥梁各节点应力分布,以CATIA桥梁模型为基础,导入MIDAS、ABAQUS进行总体和局部应力计算分析。结果表明,由于桥梁设计过程中中部节点板厚及尺寸加大,导致应力集中更容易出现在偏离中心的变截面节点中;在恒载以及恒载加活载作用下,桥梁下部各节点应力均小于钢材屈服应力,满足规范要求;无论是恒载还是恒载加活载作用下,下部节点处应力集中都出现在斜腹杆与节点板相连处,2号斜腹杆可能成为最先发生疲劳破坏的杆件。     

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。     

大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态的确定

以九江长江大桥为工程背景,以平面杆系有限元程序FBR_CAL_SUO和SUS_CAL_SUO为计算软件,采用恒载平衡法、应力平衡法和最小二乘法相结合的综合法,以控制结构在正常使用荷载作用下主梁的上、下缘的最大、最小应力为主要目标,以调整索力为主要手段,综合考虑恒载、活载、预应力及配重荷载等因素的影响,采用基于正装计算的优化法确定合理成桥状态。以这种方法确定的合理成桥状态与设计数据相比较,比较结果表明,这种方法的结果是准确、可靠的。     

基于有限元法的大跨度索桥钢结构受力分析

利用MIDAS/Civil有限元软件构建了大跨度悬索桥单缆结构和双缆结构体系下有限元模型,针对两种结构模型在汽车活载、横风荷载、自振频率结构特性和受力特征进行了模拟分析。研究结果表明:汽车活载作用下,双缆体系下的竖向挠度包络曲线位于单缆体系内侧,双缆结构加劲梁竖向挠度较单缆结构有所减小;横风荷载下,两种结构体系下的横向弯矩、挠度下的变化曲线较为类似,且双缆结构下的极值更大,在桥塔和跨中处加劲梁横向弯矩取得最大值,跨中处边跨挠度取得最小值,且主跨段挠度远大于边跨段挠度值;双缆结构的大跨度索桥一阶纵飘频率、横弯频率和扭转频率有所下降;一阶竖弯频率有所增加。从两种模型的分析结果表明,双缆结构大跨度悬索桥具有更优的受力特性和安全使用性能。     

施工中断多年后箱梁腹板裂缝对结构的影响分析

为了研究施工中断并放置了多年的特殊连续刚构桥箱梁裂缝对桥梁的影响,根据复工前检测的腹板斜向裂缝情况,建立3种不同模型进行数值计算对比分析。研究表明:梁体自重作用下损伤模型和基准模型挠度无明显差异;车道荷载作用于2号跨时,损伤模型Ⅱ、Ⅲ主梁最大竖向挠度、纵桥向最大拉应力均未有明显变化,但纵桥向最大压应力、主压应力增大明显;车道荷载作用于1、3号跨时,两种损伤模型的最大竖向挠度未见有明显变化,但两种损伤模型主压应力、主拉应力增大明显;随着损伤程度的加大,自振频率呈下降趋势,但3种模型在同一阶次的自振频率及振型均无明显变化;综合对比分析可知:现有腹板裂缝对结构整体刚度未见明显影响,但裂缝处应力明显增大,若裂缝继续发展将导致桥梁整体刚度下降、承载能力降低。     

我国公路简支钢板梁桥合理截面的探讨

根据我国道路结构和公路荷载特点，对简支钢板梁桥的横断面布置、主梁截面形式、合理主梁高度和主梁跨径进行分析研究。给出了适合于我国典型道路构造的公路简支钢板梁桥的恒载弯矩和车辆荷载弯矩与跨径关系的近似公式以及应力控制设计的经济梁高和主梁挠度。     

洪湾水道主航道桥荷载试验有限元分析

以广东珠海洪湾水道主航道桥为工程背景,通过Midas/Civil软件对桥梁进行建模,以此为基础,对桥梁进行内力计算和自振特性分析。结果表明：最大主梁应力在跨中附近,距3^#桥塔约218m,最大值为58.6MPa;主梁最大竖向位移发生在跨中截面,为0.429m;两个桥塔的最大弯矩均发生在桥塔根部,4^#桥塔最大弯矩为136 795 kN·m, 3^#桥塔最大弯矩为135 659 kN·m; 4^#和3^#桥塔的最大顺桥向偏移分别为0.159m和0.148m。桥梁第1阶振型为主梁纵飘+主梁一阶反对称竖弯,前9阶振型以主梁纵飘、竖弯和橫弯为主,未出现主梁扭转和桥塔弯曲模态。