基于修正虚拟纵梁法的带大边梁结构的桥梁空间分析

通过在大边梁处设置虚拟纵梁,推导了同时考虑大边梁的多余抗弯刚度和抗扭刚度的荷载横向分布系数的计算公式,并利用数值算例验证了公式的正确性.并以此公式为基础,编制了matlab程序,分析了内梁的抗扭刚度Ⅰt和大边梁的多余抗扭刚度Ⅰt0之比对荷载横向分布系数的影响.研究结果表明:当边梁的抗扭刚度增大不多时,对荷载横向分布系数的影响很小,可以忽略不计;当边梁的抗扭刚度增大较多时,一般是内梁抗扭刚度的十分之一倍到十倍之间,对荷载横向分布系数的影响较大;当边梁的抗扭刚度增大超过内梁抗扭刚度的十倍,对荷载横向分布系数的影响已经渐趋平稳,即全桥的荷载横向分布系数已趋稳定.     

刚/柔性组合墙面加筋土挡墙受力机制分析

基于刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立了原型挡墙三维精细化数值模型,分析了连接件端板埋深、拉杆刚度、竖向层间距、筋材刚度、加筋长度以及墙体高度等因素对上覆荷载下挡墙受力机制的影响.研究结果表明:端板埋深、筋材刚度、连接件层间距,以及加筋长度等对连接件荷载分担比影响不大,而拉杆刚度增大使得连接件荷载分担比增大明显;组合墙面水平荷载随挡墙高度的增加而增大,可采用朗肯主动土压力计算;挡墙工作状态时连接件荷载分担比随连接件与筋材刚度比的增大而增大,当刚度比达到8.6时,连接件荷载分担比约为60%,并趋于稳定.      

拓宽加固结构荷载横向分布计算研究

采用纵横梁拓宽加固的桥梁,加宽主梁与原主梁刚度不等,常用的荷载横向分布计算方法不适用于此类结构,为此,对纵横梁拓宽加固后桥梁荷载横向分布的计算问题进行研究,采用不等刚度荷载横向分布计算理论和有限元建模计算,分别按不等刚度荷载横向分布理论和有限元方法计算拓宽加固结构的横向分布影响线,经比较两种方法的计算结果,确定了拓宽加固结构的荷载横向分布计算方法,为同类工程计算提供了方便。     

地震剪切荷载下盾构隧道衬砌的等效刚度系数

等效刚度系数是盾构隧道衬砌设计中极其重要的参数,将地震剪切荷载考虑进去,用结构力学方法求解了衬砌的等效刚度系数,并通过算例求解了衬砌的等效刚度系数。     

高速铁路简支梁桥墩顶纵向刚度差研究

为研究高速铁路多跨简支梁桥墩顶纵向刚度差对梁轨相互作用的影响规律,以合福客运专线段某多跨简支梁桥为例,建立考虑温度、活载、列车制动等荷载作用的16-32 m简支梁桥-双线轨道系统仿真模型,分析了复杂地形地质条件导致的墩顶纵向刚度差异对多跨简支梁-轨道系统受力特性的影响,采用荷载步法考虑多种荷载工况组合,基于国内外现行规范,对不同刚度差条件下系统的受力和变形情况进行评判,从梁轨相互作用角度探讨墩顶纵向刚度差限值的取值方法及建议。得到的主要结论包括:当墩顶纵向刚度满足规范建议刚度限值时,随着墩顶纵向刚度差的增大,钢轨应力、梁轨相对位移、墩顶水平位移等指标略有变化,但均不控制设计;当墩顶纵向刚度差异达100%时,刚度较大墩墩顶水平力快速增大,将导致桥墩设计困难。     

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

钢结构异形塔架在风荷载作用下的性能及刚度分析

分析了某钢结构异形塔架在不同荷载作用下的静力和动力性能,以及塔架在各方向风荷载作用下的性能．分析了塔架刚度的影响因素,包括考虑不同横膈布置对刚度的影响及不同连接方式对塔架结构刚度产生的变化．研究表明,风荷载是该塔架设计的控制因素,地震作用和温度应力对其影响不大．     

复合式套拱加固衬砌抗弯性能的足尺试验分析

隧道裂损衬砌采用复合式套拱加固后,补强结构的抗弯性能及新旧结构分担荷载如何确定还没有定论。以中等破损(裂缝深度达1/3衬砌厚度)的拱顶局部衬砌为研究对象,采用足尺试验和原衬砌预制裂缝的方案,开展裂损衬砌经复合式套拱加固后的抗弯性能试验,分析补强结构变形、截面抗弯刚度随荷载的变化规律及其破坏模式,并结合试验数据对加固结构荷载的分配原则、受弯承载力计算方法进行探讨。试验表明:中等破损衬砌采用复合式套拱加固时,①原衬砌既有裂缝贯通前新旧结构共同分担荷载、协同变形,贯通后荷载主要由新增套拱承担;②新增套拱裂缝分布较均匀,且未扩展至原衬砌,有效改善了隧道防水性能;③加固结构短期刚度可取原衬砌、新增套拱各自短期刚度之和,外荷载变化不大时可按刚度分配原则计算内力、设计加固参数;④加固结构受弯破坏荷载与新增套拱单独受力的破坏荷载一致,外荷载变化较大时,宜按新增套拱单独受力设计加固参数。试验成果一定程度验证了复合式套拱的加固效果,荷载分配及承载力计算结论可供加固设计参照。     

单层异型钢结构大型雨篷在风荷载作用下的性能及结构布置

针对沿海地区某异形钢结构大型雨篷单层网格结构,分析了雨篷在不同荷载作用下的静力和动力性能及雨篷在各方向风荷载作用下的性能,包括雨篷刚度的影响因素、不同形式的支承、布置在不同位置的支承对刚度的影响,及不同连接方式对雨篷刚度产生的变化.研究表明：风荷载是该雨篷设计的控制因素,而恒荷载、地震作用和温度对雨篷性能的影响不大,并提出了为获得经济合理方案应采取的有效构造措施.     

桥梁结构有限元模型修正结果分析研究

依托一座8×25 m装配式预应力箱梁桥的荷载试验进行有限元模型修正,对模型修正结果进行深入研究,结果表明:增加挠度测点能够提高刚度识别的准确性,但提高幅度不大,而通过对计算模型的优化调整,可明显降低由于计算模型中单元划分不均匀带来的刚度识别误差,因此,采用荷载试验的6个挠度测点结合优化的计算模型识别的桥梁实际刚度是能够满足工程应用的。     

悬索桥主缆抗弯刚度的数值分析

为了研究主缆抗弯刚度对悬索桥受力性能的影响,采用有限元参数化建模方法对某悬索桥进行了模拟,模型中考虑了边界条件、荷载形式和主缆线形等因素,分析了加劲梁和主缆位移、内力和应力的变化规律。结果表明,考虑主缆抗弯刚度后,加劲梁竖向位移、弯矩和应力减小。并且随着主缆抗弯刚度的增大,加劲梁静力响应逐渐减小。在对称荷载作用下,索梁最优刚度比为0.5左右,加劲梁竖向位移和弯矩最大减小30%和70%;在非对称荷载作用下,最优刚度比为0.1左右,加劲梁竖向位移和弯矩最大减小25%和60%。主缆与塔顶鞍座的连接方式和主缆线形对加劲梁位移、内力和应力也有一定的影响。     

考虑整体效应的盒状压型钢板受弯性能试验研究

为研究外层钢板及衬檩对盒状压型钢板受弯性能的影响,考虑风压和风吸两种荷载,对8个双层压型钢板的组合试件和2个盒状压型钢板的标准试件进行了受弯加载试验,分析了外层钢板刚度、衬檩高度对盒状压型钢板的受弯承载力、受弯刚度的影响.试验结果表明：1）当衬檩高度为100 mm时,外层钢板为Ⅰ型和Ⅱ型的组合试件相对于标准试件,在风压荷载下的受弯承载力分别提高27.6%和111.3%,受弯刚度提高17.3%和56.7%;在风吸荷载下的受弯承载力分别提高32.1%和77.6%,受弯刚度提高29.4%和48.1%. 2）当外层钢板为Ⅱ型时,衬檩高度为200 mm和100 mm的组合试件相对于标准试件,在风压荷载下的受弯承载力分别提高66.9%和111.3%,受弯刚度提高39.9%和56.7%;在风吸荷载下的受弯承载力分别提高59.1%和77.6%,受弯刚度提高33.5%和48.1%. 3）考虑外层钢板及衬檩的整体效应可提高盒状压型钢板的受弯承载力和受弯刚度,且外层钢板的刚度越大,衬檩高度越低,提高幅度越明显. 4）提出的考虑整体效应的盒状压型钢板受弯计算式其计算结果与试验结果吻合良好.     

某下承式系杆拱桥动力特性影响因素分析

以某下承式系杆拱桥为依托建立迈达斯Civil有限元模型,分析了桥梁刚度、混凝土自重对动力特性的影响。结果表明：桥梁的横向刚度储备较为充足;基准组桥梁的一阶振型为竖向弯曲,且桥梁基频为0.464394rad/s,随着模态的增加,桥梁频率增加,周期降低;混凝土弹性模量的增加促使桥梁刚度增加,当桥梁刚度增加后,前六阶频率均有所提高,桥梁刚度的增加有利于提高桥梁承担动力荷载的能力;混凝土自重的增加使得前六阶频率均有所提高,自重的增加有利于提高桥梁承担动力荷载的能力。     

PBL剪力键荷载-滑移关系试验研究

为研究PBL剪力键(perfobond rib shear connector)加载全过程的结构行为,对11组37个试件进行了静载破坏试验,研究了PBL剪力键在各工作阶段下的荷载-滑移曲线及破坏特征.采用归一化方法分析了混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力对PBL剪力键各工作阶段荷载-滑移关系的影响,提出了加载全过程的荷载-滑移关系公式.研究结果表明:在弹性段内,PBL剪力键的荷载-滑移关系呈线性,曲线斜率与混凝土榫抗剪刚度有关,在弹塑性段和强化段内,荷载-滑移关系呈幂函数,其系数与混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力成线性关系;开孔孔径45、60 mm的PBL剪力键中,贯穿钢筋的合理直径分别为16、20 mm.     

弹性地基梁单元的等效结点荷载

推导了Ｗｉｎｋｌｅｒ弹性地基梁单元的固端弯矩和等效结点荷载的计算表达式。考虑的荷载条件有三种：跨内集中弯矩，跨内集中横向荷载和部分分布的均布荷载。为了分析地基相对刚度对等效结点荷载的影响，对不同地基相对刚度条件下的固端力和等跨普通梁单元进行了对比，表明弹性地基梁的固端力总是小于普通梁单元，但在地基相对较软弱时，弹性地基梁和普通梁的固端力差别很小。     

预制装配式板梁桥的模型修正方法

为反映在役桥梁的实际状况,提出了板梁桥的模型修正方法.假设铰缝相对位移与铰缝剪力成正比,并将铰缝刚度、板梁抗弯刚度和板梁抗扭刚度均作为未知量进行修正.基于板梁边实测位移建立位移方程,并采用QR分解法得到矛盾方程组的最优解.模型考虑了多个静载试验工况、多个荷载及荷载偏心的特点,可以直接应用于桥梁荷载试验.对有防撞护栏和有损伤的板梁桥进行了数值模拟,结果表明:无论是板梁有较大损伤,还是有复杂附属结构,该修正方法均可给出准确的修正系数;试验应尽可能采用多个试验工况,并将荷载布置在被测试的铰缝和板梁附近.      

某异形景观桥人致振动荷载取值及舒适度分析

异形景观桥刚度较小,在人群动荷载作用下,会引起桥上行人舒适度较差问题。进行动力时程分析并评定其振动特性,关键是确定桥上人群动荷载。通过采用傅立叶三角级数表达脚步力荷载,引入动载因子考虑人行荷载的高阶谐波分量,对全桥进行时程分析计算加速度响应:结构形式优化可有效提高刚度,基于振型模态、活载影响面(线)确定荷载加载点,外界激励等于或接近结构竖向频率时,振动加速度最大,并以此评定舒适度等级。并以国内某拟建景观玻璃桥为例,展示了人行景观桥的动力设计过程。     

快速线路轨道刚度合理值的研究

轨道动态几何形位直接对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生影响.轨道动态几何形位的变化与众多因素相关.轨道刚度变化同时影响着轮轨动荷载和轨道动态几何形位的变化.将沪宁线轨检车实测动态不平顺输入动力仿真软件,分别计算不同垂向和横向刚度时的轮轨动轮载和钢轨的垂向、横向动位移,并改变车辆速度和输入不平顺的大小,分析轨道不平顺、轮轨动荷载和钢轨动位移之间的关系.利用正态分布的原则统计不同状态下动轮载和动位移的最大值,分析对比钢轨动态变形和轮轨动荷载随刚度和速度的变化趋势,提出了合理的轨道刚度取值范围,并分析了初始不平顺大小对轨道动态位移的影响.     

基于ANSYS软件的偏心加筋板结构稳定性分析

文章基于ANSYS软件,分析了偏心加筋板的开口对结构稳定性影响,以及相对刚度对偏心加筋板结构稳定性影响。结果表明：结构表面开口对结构的刚度、强度和稳定性均有较大影响;相对刚度变化,对结构中梁柱的稳定性影响较大,在侧向荷载作用下,柱刚度的变化对结构稳定性的影响大于梁刚度对结构稳定性的影响。     

列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。