纵向曲线箱形梁结构底板横向应力分析

为了解小半径曲线箱梁结构底板受力特性,以底板纵向微段为分析对象,结合其传力机理,对该类结构底板横向应力的计算方法进行研究。依据径向力学平衡,将底板轴向力转变为径向等效荷载,并参照单室箱梁下翼缘正应力分布形式,推导出箱梁底板横向应力计算公式。以中马友谊大桥19号V型墩为工程背景,分别采用本文方法和有限元法计算了底板横向正应力,结果显示:箱梁底板横向正应力大小与曲率半径、底板刚度、腹板刚度有关;曲线外形引起纵横向应力耦合,受力复杂,该类结构底板横向正应力较大;本文方法相对有限元求解横向应力偏大,但相差较小。     

脱空状态下水泥混凝土路面汽车荷载下动态力学指标响应分析

通过采用有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA建模,计算水泥混凝土路面在脱空因素影响下的应力和挠度状态,并分析路面在动态荷载作用下弯拉应力和挠度随时间变化的历程曲线,分析弯拉应力和弯沉的动态力学响应,为水泥路面动态疲劳分析提供参考。     

基于三维黏弹有限元法的沥青路面结构力学响应分析

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究。采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于实测参数的典型半刚性基层沥青路面三维黏弹有限元仿真模型,分析路面结构在不同加载位置下的力学响应,并与加速加载实测结果对比,验证模型的可行性;同时,对路面结构内部的力学响应规律进行分析。结果表明:所建立的仿真模型能较合理地模拟路面结构内部力学响应;沥青混合料黏弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点。对于沥青层,中面层和下面层上部剪应力和剪应变较大,为车辙发生的薄弱部位;对于沥青层底、水泥稳定碎石层底,控制疲劳开裂的力学响应为水平纵向拉应力和拉应变。     

济南市北园大街高架桥曲线墩仿真分析

采用ANSYS有限元软件对济南市北园大街高架桥曲线墩的几种工况分别进行力学仿真,并对相应的应力云图进行对比分析,得出曲线墩关键部位的应力分布。参考所得的结果,结合实际情况,对其普通钢筋和预应力钢筋的配置提出建议。     

曲线钢-混凝土组合箱梁数值分析

为准确分析曲线钢-混凝土组合箱梁的基本力学行为,使用通用有限元软件ANSYS建立精确的三维有限元模型,其中界面滑移产生的相互作用力被等效为弹簧弹力,分析得到了曲线钢-混凝土组合箱梁在简支边界条件和跨中集中荷载下的挠度、滑移和应力特性。以某单箱单室组合梁算例为基础,利用该方法分析其力学特性,结果表明:挠度和顶底板形心应力均在跨中达到最大值,曲梁内侧的滑移变形小于外侧,且在支座处达到最大值。     

钢筋混凝土矩形桥墩的延性抗震分析

利用各种材料的弹塑性应力—应变关系求解结构任意截面的弯矩—曲率关系是桥梁结构延性抗震分析的关键所在。针对钢筋混凝土矩形桥墩,将纵向钢筋等效为钢环,将截面等效分解为多个截面的组合体,推导出了计算弯矩—曲率关系(M-φ曲线)的简便计算公式;结合分段近似求解位移的计算公式,利用C语言编制了P-Δ曲线的计算程序。通过理论计算与荷载试验结果的比较分析,不但证明了简便计算方法的精确性和实用性,还初步探讨了不同类型的材料应力—应变关系对桥墩弹塑性力学分析结果的影响,验证了我国现行《公路桥梁抗震设计规范》中建议的材料模型的可靠性。     

全长砂浆锚固岩石锚杆的拉拔试验受力分析

根据现场试验得到的锚杆在拉拔状态下的应力分布曲线,建立了一个简化的锚杆剪应力分布模型,根据这一模型对锚杆在不同拉拔荷载等级下的轴向应力、剪应力分布进行了理论分析,并进行了实例验证,计算应力曲线与实测基本一致,表明所建立的模型可用于拉拔试验下的全长砂浆锚固岩石锚杆进行比较准确的力学分析。     

考虑土结构性影响的天然地基沉降分析与计算

原位沉积物由于土结构性的存在,应力水平和取样扰动对天然地基的压缩变形特性影响颇大。文章结合钻孔获得的原状土样,通过一系列室内物理力学试验,确定出结构屈服应力,并将e-logP压缩曲线以自重应力和屈服应力为界分为3段,对室内压缩曲线进行合理校正,再现土的原位压缩特性,充分考虑了土结构性对天然地基沉降的影响,使计算结果更趋合理,为地基处置方案的优化设计提供了理论基础。     

独塔单索面曲线斜拉桥主梁施工过程力学分析

详细分析了某曲线斜拉桥的施工过程中各阶段的主梁线型及关键截面的应力变化,并与施工过程力学分析结果作了对比。结果表明:转体部分主梁施工过程中实测线型与理论计算值吻合较好;关键截面平均应力及单测点应力均满足施工过程中控制应力的设计和规范要求;转体后通长束的张拉实现了主梁结构良好的连续;整桥主梁线型平顺,满足设计及规范要求;成桥阶段各截面应力水平合理,表明该斜拉桥各施工阶段的质量控制较好。     

基于模量梯度变化的沥青路面结构力学分析

采用有限元法对无裂缝和带裂缝的沥青路面结构进行力学分析,研究了面层梯度对路面结构的拉应力和应力强度因子KⅠ和KⅡ的影响。结果表明,面层模量梯度越大,路面结构中的拉应力和应力强度因子也越大,且KⅡ远大于KⅠ。     

梁格法在连续箱梁中的应用

弯箱梁桥受力复杂,存在"弯一扭"耦合作用,而梁格法是一种准确、简便的弯箱梁计算分析方法。该文通过比较梁格法与单梁法计算的变截面箱梁各腹板的应力,说明箱梁宽度变化越大,边腹板和中腹板的受力越不均匀;当结构受力比较复杂时,梁格法计算的横梁受力更安全。     

基于Novozhilov-柔度理论的连续弯箱梁桥位移参数Kalman滤波识别

为了有效评估和预测弯箱梁桥位移场、应力场,进行了连续弯箱梁桥位移参数的识别,推导了连续弯箱梁桥位移参数的Kalman滤波方程,同时基于Novozhilov-柔度理论,给出了弯箱梁桥位移参数Kalman滤波识别的具体步骤。研究结果表明:连续弯箱梁桥位移参数的Kalman滤波识别对位移参数滤波初始值的选取有较强的依赖性,位移参数滤波初始值选取恰当时,位移参数的Kalman滤波识别过程稳定收敛,且收敛于参数真值;滤波初始值选取不合理时,滤波过程易发散。     

预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析

曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系,预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因之一。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应,得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势,为进一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据。     

小半径曲线悬浇箱梁受力特性

小半径曲线箱梁在立交跨主线匝道桥中较为常用,其跨径往往都超过50m,半径100m至250m之间。小半径曲线悬浇箱梁相对于常规的支架现浇曲线连续箱梁,其受力特性受其施工方法的影响有着较大不同。以国道主干线广州绕城公路南环段东涌互通立交C匝道50m主跨曲线半径150m的悬浇箱梁为例,通过计算分析,对其受力特性进行了分析,并针对其受力特性提出了优化方案。     

曲线箱梁桥悬臂施工应力与线形现场测试研究

通过现场监测和数值模拟手段,分析了预应力混凝土曲线箱梁桥悬臂施工过程中的应力和线形变化规律,讨论了曲线箱梁弯扭耦合效应及日照温度梯度对曲线箱梁桥内力和线形的影响。研究结果表明,曲线箱梁两侧翼缘板应力差值、竖向位移差值及箱梁径向位移随着箱梁曲率、墩身高度和悬臂长度的增大而增大;日照温度应力随温度梯度、约束条件和悬臂长度的变化而变化,其量级可能超过结构的活荷载水平,温度对箱梁标高的影响也不容忽视,且温度应力和温度位移具有滞后效应。研究结论可为预应力混凝土曲线箱梁桥的设计和施工提供有益的参考。     

薄壁曲线箱梁空间计算的曲板板梁单元法

根据曲线箱梁力学行为为曲梁特征的特点,将围成闭口截面曲线箱梁的板件视为曲线板梁,由此提出了薄壁曲线箱梁空间计算的曲板板梁单元法,此方法自由度少,计算精度较高,且计算思路与方法较简洁,物理概念明确,可用于薄壁曲线多室箱梁结构的空间计算分析。     

城市钢箱梁桥面结构方案分析及对比

该文以一联钢箱梁桥为工程实例,介绍了城市钢箱梁常见桥面结构设计方案。利用Midas有限元分析程序,建立三维空间模型,通过对各方案进行详细的力学分析,对比分析了各自受力性能、技术经济等方面的特点。分析结果能够为城市钢箱梁桥设计提供理论依据。     

考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析

为计入曲率沿横向和纵向变化对曲线箱梁弯扭效应的影响,提出了考虑初曲率和变曲率影响的空间分析有限元方法。假设曲率沿径向线性变化,建立了曲梁内任意点的弯曲挠转角与曲线半径的反比关系;根据薄壁箱梁的弯曲扭转理论,并将曲率作为轴向坐标z的函数,得到了变曲率箱梁截面内任意点的应力和位移的关系。基于此,以形函数为单元内曲率变化的插值函数,构建了单元内部曲率变化的曲线箱梁等参有限元。按该方法编制了计算机程序,并用算例验证了该方法对变曲率曲线箱梁计算的有效性。     

复杂环境下连续弯钢箱梁耐火性能提升方法

交通类火灾严重威胁钢结构桥梁的耐久性和安全性。为提升复杂环境(开放火灾和弯桥荷载)下连续弯钢箱梁的耐火性能,增强钢结构桥梁的安全服役寿命,选取大型立交桥枢纽工程中两跨连续弯钢箱梁为研究对象,通过建立耐火试验验证的钢箱梁与混凝土刚性基层协同工作的数值预测模型,深入揭示开放环境碳氢火灾下传热模式和结构特征耦合的箱梁力学行为演化规律。研究了局部环境火灾作用下结构的高温响应与失效模式,分析了复杂荷载状况、弯曲半径与支座布置方式对连续弯钢箱梁火灾响应行为的影响,提出了复杂环境下连续弯钢箱梁的耐火性能提升方法。研究结果表明:连续弯钢箱梁在火灾下的内外侧挠度差值不断增大,主梁内外侧支座反力的变化呈相反趋势,并且在受火初期支座反力变化程度剧烈;受火区域边缘靠近中支点的底板与腹板严重屈曲从而先形成塑性铰,然后在受火跨跨中形成塑性铰,随即整跨结构发生突然性垮塌;荷载水平的增大会显著缩短其耐火极限,受火前期及时撤离桥上的车辆荷载能够有效地延缓变形发展并且避免结构的突然性垮塌;曲率半径小于200 m会显著加剧连续弯钢箱梁高温下的弯扭耦合效应,增大主梁内外侧挠度差值与内外侧支座反力变化幅度,削弱火灾下结构的整体稳定性能;在钢结构桥梁抗火设计时中支点应设置抗扭支座,常温下支座的布置方式对火灾下连续弯钢箱梁的支座受力状况改善甚微,应在支座与梁端附近增设外部限位装置以防止结构变形过大。研究结论可为提升复杂环境下钢结构桥梁抵抗火灾的能力以及增强安全服役寿命提供设计依据。     

曲线梁桥截面剪扭验算的设计方法

该文针对新旧规范对曲线梁桥箱形截面剪扭验算的不同规定,通过增加梁高、梁厚和提高混凝土标号等多种方法验证曲线梁桥的箱梁截面剪扭。在安全性、经济性等方面分析比较后得出结论,提高混凝土标号是最有效、最经济的满足曲线梁桥箱形截面剪扭的方法。