斜拉桥桥塔节段力学性能

基于宁波市外滩大桥桥塔节段, 采用预应力钢绞线自平衡加载方式进行1∶3.34桥塔节段缩尺模型荷载试验, 采用非线性有限元方法, 研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的桥塔节段的传力路径、受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明: 外荷载主要由主塔两外箱各板件承担, 从靠近截面突变处开始, 外箱和内箱各板的应力分别呈现递增和递减的趋势, 内箱承受的外荷载逐渐向外箱传递, 各板应力最大值均出现在截面形状突变处; 根据截面平均应力与测点应力的关系可将桥塔节段测点分成轴压、向钢箱内、外侧压弯三类; 试验得到桥塔节段的强度折减系数大于0.90, 且采用有限元分析得到节段模型的极限荷载是理论极限荷载的1.06倍; 虽然纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止桥塔结构中加劲板件的局部屈曲, 但因截面突变处容易造成应力集中, 是最易发生局部屈曲破坏的位置, 因此, 应注意截面突变处外箱顶底板与内腹板交接附近的纵向加劲肋的设计与施工; 在极限荷载作用下, 外箱各板件在截面突变处会因局部屈曲而导致无法继续承载。     

钢箱拱肋吊杆锚固结构受力分析

以重庆市江津区滨州路一号桥为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS,分别建立了4种不同构造形式的吊杆锚固结构模型,进行计算分析.结果表明:吊杆与拱肋中心线夹角的变化对锚固结构的极限承载力、刚度变化影响微小,而圆管与拱肋底板连接形式对其影响较大.     

十字形加劲肋正方形钢箱截面短柱极限状态有限元分析研究

采用具有十字形加劲肋的钢箱截面短柱作为分析对象,考虑组装时焊接影响,利用MARC软件进行了短柱压弯荷载作用下的FEM弹塑性分析。变化宽厚比及轴压比等参数,对分析模型的极限应变、应力分布及变形等极限状态进行了研究。结果表明:宽厚比及轴压比参数对短柱的最大承载力和极限状态有较大影响,宽厚比和轴压比参数较小的短柱具有较好的抗震性能。     

钢箱混凝土拱桥拱肋胀模事故分析与数值模拟

结合某钢箱混凝土拱桥拱肋压注混凝土过程中出现的胀模现象,采用有限元分析软件ANSYS研究了不同拉筋布置对钢箱拱肋变形的影响,研究表明:为保证拱肋变形符合要求应设置合理的刚性箍筋、柔性箍筋及横向拉筋,配筋参数可通过仿真确定。可为类似工程设计、施工提供借鉴。     

上承式钢筋混凝土箱型肋拱空间仿真分析及应用

以佛山市南海区五斗大桥为工程实例,对钢筋混凝土箱型肋拱建立空间有限元模型进行仿真分析,并进行荷载试验,对横向分布系数进行分析,分析认为:杠杆原理法与空间有限元法计算结果存在较大差异,杠杆法计算的偏载系数远大于空间有限元法,偏于安全,但过于保守、经济性差;而空间有限元法横向分布系数和结构实测吻合良好。建议引入修正系数对杠杆法计算荷载横向分布系数进行修正。     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明：新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

为了解桁式钢管混凝土拱肋弦管设计刚度对拱桥受力性能计算结果的影响, 以一座钢管混凝土多肢桁式拱桥为实例, 建立了有限元模型, 进行了弦管截面设计刚度取值的参数分析, 在对已建钢管混凝土桁式拱桥的截面构成进行调查的基础上, 提出了桁式拱桥截面设计刚度取值建议, 即根据不同的计算要求, 混凝土截面刚度折减系数取1.0或0.4。分析结果显示, 按照该建议, 截面的内力计算值为实测值的1.2~1.5倍, 变形计算值为实测值的1.5~1.9倍。可见, 此取值建议可以保证桁式钢管混凝土拱桥的设计具有一定的安全储备。     

某长江大桥钢管拱桥拱肋的制作安装技术

结合工程实例,详细介绍了钢管混凝土拱桥钢管拱肋制作安装技术．其中包括拱肋厂内制造主要工艺技术、施工现场安装工艺技术。在制作安装过程中采用试验检测加强质量控制。试验检测结果表明在工厂制作构件装配尺寸精确．拱肋线型流畅光顺,装配尺寸误差控制在规定的范围内．X射线、超声波无损检测全部合格,一次探伤合格率达到99．01％．全部工地焊缝经超声波检测一次探伤合格率迭96．52％。说明焊缝内在质量是优良的。拼缝误差在控制范围以内。     

钢箱拱临时合拢构造措施及力学行为分析

钢箱一砼组合拱桥采用两段钢箱吊装合拢施工,在拱脚、拱顶利用连接板临时合拢整个钢箱拱肋,合拢连接板的力学行为对拱肋受力、安全显得十分必要,通过对钢箱拱肋临时合拢连接板的参数计算,得出钢箱拱两段合拢中拱脚、拱顶处连接板的合理布置理论依据,并建立有限元分析合拢过程中钢箱拱肋的受力行为,获得典型作用下的连接板布置数量。     

哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力的线弹性分析方法

为了提高哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力的计算效率, 提出了极限承载力分析的高效自适应弹性模量缩减法; 根据连续条件和截面塑性承载性能, 建立了钢管混凝土哑铃型构件压弯承载力相关方程, 通过回归分析得到了相应的齐次广义屈服函数; 采用单一组合材料梁单元建立了拱肋的线弹性有限元迭代模型, 通过自适应缩减高承载单元弹性模量模拟结构在加载过程中的刚度损伤, 确定拱肋的极限承载力, 并与模型试验、非线性有限元法和等效梁柱法计算结果进行了对比。计算结果表明: 建立的齐次广义屈服函数计算结果稳定、可靠, 克服了传统广义屈服函数计算结果受荷载初始值影响的缺陷; 采用自适应弹性模量缩减法只需较少的离散单元数与迭代步数即可获得稳定的极限承载力, 且与模型试验结果误差小于3%, 计算耗时小于16s, 相对非线性有限元法具有良好的计算精度和效率; 哑铃形截面拱肋相比圆形截面拱肋具有更好的承载性能, 矢跨比、含钢率和荷载作用方式是影响钢管混凝土拱肋极限承载力的重要因素; 随着矢跨比增大, 极限承载力增速减缓; 随着含钢率增大, 极限承载力几乎呈线性增长; 随着集中力与均布力比值增大, 其对极限承载力的影响逐渐减弱; 轴力与弯矩是拱肋的主要内力, 随着矢跨比增大, 弯矩对极限承载力的影响更加显著。     

三跨连续系杆钢拱桥主跨标准段受力分析

三跨连续系杆钢拱桥结构复杂,构件众多,使得受力也极为复杂.针对某三跨连续系杆钢拱桥,利用MIDAS有限元进行分析,为ANSYS分析提供力的边界条件.采用有限元程序ANSYS对主跨标准段建立模型,根据实际情况计算荷载加载.计算结果表明:支座内力较小,模型简化可靠.采用最大弯矩荷载工况和最大轴力荷载工况,对其局部进行静力和稳定性分析.分析结果表明:主跨标准段在规范计算下,其局部计算静力和稳定性均能满足要求.     

钢腹杆-混凝土新型组合箱拱桥试设计

介绍了大跨度混凝土拱桥的发展现状,提出了用钢腹杆代替混凝土箱拱截面中的混凝土腹板,形成钢腹杆混凝土新型组合箱拱桥的构思.介绍了钢桁腹杆混凝土组合结构在梁桥中的应用情况.以主跨160 m的福建宁德岭兜混凝土拱桥为结构原型,进行了钢腹杆混凝土组合拱桥的试设计,并采用有限元方法进行了结构计算分析.结果表明,试设计桥梁满足设计要求且较混凝土拱桥减小拱圈自重约32%.初步研究表明,钢腹杆混凝土组合箱拱通过减轻自重,减小了拱圈内力,有利于悬臂施工,可提高抗震性能,是一种具有应用前景的新型组合拱结构.     

基于弹性补偿有限元法的拱桥极限分析

基于塑性极限荷载理论,提出了一种拱桥极限分析的新方法--基于弹性补偿有限元法的拱桥极限承载力分析方法,综合考虑拉压、剪力、弯矩和扭矩等内力作用,根据近似广义屈服准则,通过连续修改单元的弹性模量而引起应力重新分布, 以模拟拱桥结构体系的塑性失效行为.同时,编制了拱桥极限承载力计算程序,计算结果与模型拱桥的试验结果相比较,验证了方法所具有的较高的计算精度和计算效率.并且讨论了拱桥材料特性、截面几何尺寸和矢跨比等参数对拱桥极限承载力的影响.     

上承式钢桁拱桥面内极限承载力分析

为研究大跨度上承式钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为及极限承载力的主要影响因素, 采用纤维模型法推导了计算材料非线性梁单元刚度矩阵的公式和确定单元截面中性轴的方程, 分析了某上承式大跨度钢桁拱桥加载全过程的塑性区发展和应力重分布情况, 探讨了几何非线性、拱上建筑联合作用、施工方法、布载方式对钢桁拱桥极限承载力的影响。发现几何非线性与拱上建筑联合作用对拱肋最大应力的影响较小, 影响程度不超过6%, 布载方式与施工方法对大跨度钢桁拱桥的极限承载能力有较大影响。     

扁平钢箱梁剪力滞效应分析

利用有限元法研究了扁平钢箱梁在集中荷载和均布荷栽作用下的剪力滞效应。结合扁平钢箱梁设计参数的合理取值范围, 分析了截面宽度和高度、顶板和底板厚度、纵隔板与横隔板的厚度和间距等参数对剪力滞效应的影响。根据理论分析结果, 应用回归分析法提出了扁平钢箱梁剪力滞系数的实用计算公式, 并将计算结果与有限元分析结果进行对比分析。分析结果表明: 跨宽比对剪力滞系数影响最显著, 当跨宽比由1.786增大至8.926时, 顶板与底板处的最大剪力滞系数分别由1.40、1.32减小为1.07、1.06, 减少约20%;当纵隔板厚度由10 mm增大至30 mm时, 剪力滞系数在边腹板处减小约7%, 而在其他位置变化小于1%;纵隔板间距与梁宽比由0.430增大至0.582时, 剪力滞系数增大约9%;其他参数变化对剪力滞系数的影响均可忽略。实用计算公式的计算结果与有限元分析结果的相对误差小于1%, 说明公式计算精度较高, 满足工程计算要求。