空心薄壁高墩横隔板设置条件中线弹性经验公式研究

从局部稳定角度出发,考虑空心薄壁高墩截面尺寸、墩高、初始缺陷等因素,利用ANSYS软件建立实体模型并对其进行有限元数值分析。拟合空心薄壁高墩局部稳定容许宽厚比修正经验公式,并将该经验公式计算结果作为是否需要设置横隔板的依据。     

超高桥塔结构偏心距增大系数计算方法

针对采用既有规范经验公式计算超高桥塔偏心距增大系数过于保守的问题,对超高桥塔偏心距增大系数的合理计算方法进行研究。基于稳定屈曲理论,推导基于铰接杆、悬臂杆偏心距增大系数的解析表达式;结合桥塔力学行为和偏心距影响系数α,提出更适用于超高桥塔结构的公式算法。依据桥塔的弹性屈曲模态和施工控制精度,构建了桥塔各节点初始缺陷坐标函数,提出了考虑初始缺陷的偏心距增大系数有限元计算方法。以常泰长江大桥为例,对比有限元算法、所提出的公式算法和规范算法下的偏心距增大系数,结果表明:几何非线性效应是偏心距增大系数的主要影响因素;规范算法数值偏大,过于保守;所提出的公式算法与有限元算法吻合度较高,可用于超高桥塔的设计。     

单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥稳定性分析

单肢空心薄壁墩作为高墩连续刚构桥桥墩的主要形式之一,在工程中广受青睐,但其稳定性计算与分析较少见诸于文献。以墩高132m的黄石特大桥为依托,运用Midas/Civil建立空间有限元模型,对单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥的各个施工阶段的稳定性进行计算,并将计算结果与理论推导公式进行对比检验。计算结果表明,其各阶段稳定性满足要求;最不利稳定状态出现在最大双悬臂阶段;横向的墩顶系梁可以显著增加稳定性;风荷载及温度荷载对稳定性的影响不明显。运用理论公式进行静定状态的墩顶临界荷载计算,其结果和有限元计算结果吻合,既简单又符合实际情况,可以在设计中直接运用。     

翻模法在等截面双箱式薄壁空心桥墩施工中的应用

为了更好地评价翻模法在等截面双箱式薄壁空心墩施工建设中的适用性,保证墩身的的整体质量及使用寿命,以具体施工为例,介绍翻模法在等截面双箱式薄壁空心墩施工建设中的施工原理及主要工艺流程,分析墩身模板设计及施工注意事项,并明确薄壁空心墩施工的主要施工通病及其防治措施。结果表明:在等截面双箱式薄壁空心墩施工建设中采用翻模法时,模板投入量小、复用率高,能够在有效降低施工造价的同时保证墩身施工质量。     

纯弯作用下波形钢腹板Ⅰ型钢梁的弹性弯扭屈曲分析

以开口截面薄壁杆件的约束扭转理论为基础,推导出波形钢腹板Ⅰ型钢梁约束扭转时扭转中心的精确位置,并求得以扭转中心为极点的主扇性惯性矩,在此基础上求得波形钢腹板Ⅰ型钢梁的弹性弯扭屈曲临界荷载的计算公式.使用所得的计算公式对5片波形钢腹板Ⅰ型钢梁进行弹性弯扭屈曲临界荷载的计算,计算结果与ANSYS有限元结果吻合良好,验证了所得公式的正确性.最后,分析了波形钢腹板Ⅰ型钢梁波形的形状对其弹性弯扭屈曲临界荷载的影响.     

公路桥梁高墩施工阶段动力特性分析

以国道209线和林格尔至清水河一级公路贾家湾大桥单支空心薄壁高墩施工为背景,通过变分原理推导了结构动力学方程和以有限元为基础的有限自由度的运动微分方程组.借助大型有限元软件MIDAS,并根据单支空心薄壁墩施工过程,建立了空心薄壁墩施工阶段的动力特性有限元计算模型,通过13个模型的计算,分别得到了每一个模型的前5阶固有频率和振型.通过分析各模型的动力参数,找到了一些对单支空心薄壁墩施工的影响因素.     

基于瑞利-李兹法的桥墩一类稳定解析与应用研究

经典欧拉公式研究出单杆在一般支撑下的临界轴力,但应用于桥墩一类稳定计算时存在难以考虑墩身自重和确定自由长度等问题;工程设计时常采用有限元软件计算结构稳定性,在确定桥墩构造时需多次试算,使用不便,且缺乏理论判断,设计结构未必最优。文章基于瑞利-李兹法解析理论,研究各类梁式桥墩受力体系,考虑墩身自重及墩顶反力,推导出墩柱稳定计算理论公式。对于复杂的双薄壁墩公式,研究各参数对计算结果的影响,得出实用的简化公式,也为双薄壁墩合理化设计提供理论依据。基于瑞利-李兹法推导的稳定计算公式拓展了经典欧拉公式,通过实例对比,进一步验证该公式计算精度高,使用方便,满足工程设计要求,对桥梁工程设计有较强的应用性。     

变截面空心薄壁墩的稳定计算

从能量原理的Ritz-Timoshenko法出发,推导出了变截面空心薄壁桥墩的稳定临界力的计算方法。主要研究了一端固支一端自由和一端固支一端链杆铰支两种边界条件情况,提出了失稳临界荷载的计算公式,并通过算例验证了公式的计算精度能满足设计需要。     

梯形空心板截面连续弯桥的体积偏心计算公式

预偏心距的取值为道路中心线与弯桥单位长梁段自重重心间的距离,箱形截面的弯梁桥已有预偏心矩计算公式,对于梯形空心板截面弯梁桥,对预偏心矩的计算公式进行了理论推导,推导出具有梯形空心板截面连续弯桥的体积偏心计算公式,它对在弯桥中墩上的单点铰支座合理地设置预偏心具有实用价值.     

圆形截面钢筋混凝土墩柱的轴压比限值探讨

结合现行规范简化公式,探讨圆形截面墩柱的轴压比限值.首先,根据构件平截面假定,以及纵向受拉钢筋和受压区混凝土同时达到各自强度设计值的界限状态,以受压区混凝土截面面积的圆心角(rad)与2π的比值α作为判别条件,推导出混凝土受压区相对界限角度比值αb的计算公式;然后,与偏心受压构件M～N曲线拐点位置进行对比,并采用实体单元有限元混凝土裂缝模型进行校核.结果 表明,混凝土受压区相对界限角度比值αJ与规范简化公式匹配较好,可作为区分圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件大、小偏心状态的判别条件.在此基础上,推荐了对应于不同钢筋种类和混凝土强度等级的轴压比限值.     

悬臂节段锚下应力状态的计算与分析

从简单的矩形截面偏心受压构件入手,利用ANSYS对悬臂节段锚下截面的上下缘应力状态进行研究。结果表明,悬臂节段锚下截面的应力状态与材料力学中偏心受压构件的应力状态存在差异,悬臂节段上下缘的正应力分布和局部承压区与上下缘的距离有关,在局部承受构件的过渡区域的上下缘存在一个压应力最大点,且悬臂节段锚下的应力变化过渡区域远超出1倍梁高范围。     

大跨钢管拱桥船撞连续垮塌过程及关键参数研究

为研究大跨钢管拱桥在船撞作用下的受力机理,以瑞典阿摩尔桥(AlmBridge)船撞垮塌事故为工程背景,船撞力基于AASHTO规范,采用理论公式、三维非线性有限元整体和局部模型,从结构参数和船撞力两方面研究大跨钢管拱桥船撞作用下的连续垮塌过程,并分析关键影响因素。结果表明:阿摩尔桥整体结构宽跨比较小,横向稳定性不足,且缺乏结构冗余度;主拱钢管截面径厚比与临界屈曲应力成反比;船撞作用值和撞击面积也极大影响临界屈曲应力。连续垮塌过程为:船撞作用下钢管截面变形,降低屈曲临界应力;撞击处局部屈服使拱轴压应力增大,至临界应力后局部失稳破坏,导致整体结构垮塌。     

箱形截面柱应力及最大裂缝宽度验算

应用等效T形截面分析的方法推导了箱形截面柱偏心受压构件应力的计算公式,解决了箱形截面柱在压弯状态下正截面应力及最大裂缝宽度的计算问题,并编制了电算程序。经大量算例验证,该方法及程序适用于一般箱形截面柱的应力和裂缝计算。     

混凝土薄壁箱梁翼缘等效计算宽度

阐述了混凝土薄壁箱梁受压翼缘剪力滞效应与其等效计算宽度之间的内在关系，给出了混凝土薄壁箱梁受压翼缘等效宽度计算系数的严格定义；同时，结合混凝土单轴受压本构关系，推导得出了混凝土薄壁箱梁弹性受力状态下和承载力极限状态下，受压翼缘等效宽度计算系数公式，为应用初等混凝土梁理论解决混凝土薄壁箱梁正截面抗弯承载力计算奠定了基础。     

矩形截面梁后张锚固区劈裂力计算的拉压杆模型法

针对矩形截面梁端部承受一个水平或倾斜锚固力的工况,根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型.在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件以及模型中的几何关系,推导出后张锚固区劈裂力大小的计算式.同时,利用有限元数值分析结果,拟合出劈裂应力合力重心位置的计算公式.在锚垫板宽度、锚固偏心距及力筋倾角变化的情况下,通过对比本文计算方法、美国AASHTO规范公式、欧洲FIP99建议公式的计算值以及有限元结果,表明所提出的劈裂力计算方法能够较好地反映锚垫板宽度、锚固偏心距以及力筋倾角对劈裂力大小以及劈裂应力合力重心位置的影响规律.与现有规范建议的计算公式相比,考虑的影响因素更为全面,计算精度更高.     

RC空心墩等效塑性铰长度理论模型的试验研究

既有等效塑性铰长度模型考虑了诸多因素的影响，但对塑性铰形成过程中纵筋拉伸漂移影响的关注不够，针对变截面空心墩塑性铰的研究也较少。为探讨变截面空心墩塑性变形特性，建立空心墩通用的塑性铰模型，在已有试验成果的基础上，开展了5个变截面圆端空心墩的拟静力试验。考虑变截面及墩底实心段的影响，假定了墩身曲率分布，给出了变截面圆端空心墩墩顶位移能力的计算方法；基于塑性位移等效原则，推导出考虑弯曲、纵筋拉伸漂移和黏结滑移影响的塑性铰长度待定参数模型，根据文献中7个等截面和本文变截面空心墩的试验结果，对待定参数进行标定，得到等截面和变截面空心墩等效塑性铰长度的统一模型，并采用另外6个试验结果验证了所给模型的适用性。研究结果表明：由于墩底实心段、倒角和墩身变截面的共同影响，变截面圆端空心墩塑性铰区整体上移，极限状态时钢筋拉断/屈曲及混凝土压溃主要集中在墩底空心倒角上缘附近；塑性铰长度随墩高L、截面宽度h、剪跨比λ和应变渗透参数(f_yd_b/√f'_c)近似呈线性变化；既有模型给出的等截面矩形空心墩塑性铰长度结果中，Priestley、李贵乾和韦旺的估值略高；所提模型的计算结果具有更高的精度和更小的离散性，适用于估算等截面和变截面空心墩的等效塑性铰长度。     

钢筋混凝土矩形空心截面偏心受压构件强度计算探讨

对钢筋混凝土偏心受压构件强度计算中被忽视的问题,作了研究分析,提出了钢筋混凝土矩形空心截面偏心受压构件正截面强度计算公式,可用来精确计算该类构件的极限承载力,为正确的设计提供理论依据.     

变截面薄壁空心墩几何非线性分析

用能量法对变截面薄壁空心墩进行几何非线性分析,通过考虑和不考虑几何非线性两种情况进行对比计算,计算结果表明几何非线性对变截面空心墩的影响随着墩高的增加而增大,但其增大的幅度不是很大,当墩的长细比较大时,几何非线性的影响不能忽略。     

空心桩偏心受压的强度计算

根据空心桩偏心受压时的受力特点，推导了空心桩的强度计算公式，可用于工程结构的设计计算。所提分析方法和计算公式简单实用，有关参数可直接采用《公桥规》附录三的表格数值，也可依公式计算。计算示例表明，大直径空心桩具有显著的优越性     

具有初始缺陷的高桥墩稳定性分析

将施工中存在初始缺陷的高桥墩视为两端铰支的压杆,采用瑞利—里兹法推导其稳定临界压力公式。利用公式进行计算,算例结果表明初始缺陷的存在会降低桥墩承载力。