斜拉桥扁平钢箱梁混合有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。文章利用六自由度的梁单元和壳单元模拟斜拉桥中不同位置扁平钢箱梁,形成混合有限元。利用该方法对某钢箱梁斜拉桥进行整体受力计算,得到钢箱梁各板件的应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性,并与常见的板壳有限元节段模型计算结果进行比较,验证了该方法的实用性与可靠性。     

超宽钢箱梁横向应力与变形研究

以广东佛山平洲水道跨东平水道特大桥为背景,针对超宽幅钢箱梁运用空间有限元方法建立有限元板单元模型,对钢箱梁桥面板关键施工阶段及成桥后的横向应力与变形进行分析,揭示其横向应力与变形分布规律;与平面梁单元应力计算结果进行对比,分析超宽幅钢箱梁结构计算时采用平面梁单元与实体板单元的差异,建议采用空间有限元方法计算钢箱梁横向应力。     

连续钢箱梁桥设计方法研究

针对连续钢箱梁桥设计中三体系叠加理论的精度问题,以广东省某高速公路连续钢箱梁设计为工程背景,分别采用三体系叠加理论和空间板单元整体建模进行计算分析对比,得出2种计算方法纵向应力结果较吻合的结论,而三体系叠加理论计算简便、建模周期短,建议结构设计试算时优先采用。     

双箱单室曲线钢箱梁桥的不同建模方法计算结果对比分析

曲线钢箱梁比直线钢箱梁多了曲线弯曲引起的偏载效应,因双箱单室结构各箱室之间受力的分担比例发生变化,致使其比单箱单室曲线钢箱梁的受力要复杂。在计算分析中若采用常规的单梁模型或梁格模型,不能完全真实反映实际受力情况。为了解决双箱单室曲线钢箱梁在自重、升温、基本组合等工况下的应力分布,以2×61 m的连续钢箱梁为研究对象,建立板单元模型、梁单元模型、梁格模型分别计算并对结果进行对比分析。结果表明:1)自重作用下单梁模型不能考虑横向分布效应,其误差较大; 2)整体升温作用下单梁模型计算结果比板单元大,而梁格模型计算结果比板单元小; 3)组合后单梁模型最大误差达到10%,梁格模型达到7%,设计中不能忽略。     

带外伸横梁的钢箱梁桥横梁计算有效分布宽度研究

为解决带外伸横梁的钢箱梁桥横梁计算有效分布宽度问题,借助无限长板带对位荷载下的应力分布研究结果,导出了不同桥宽和不同宽度外伸横梁对应的有效分布宽度扩散角;然后分别采用板壳有限元模型和梁单元模型对实际工程中超宽桥梁外伸横梁受力进行对比分析,以验证导出的有效分布宽度扩散角的实用性和有效性。结果表明：采用导出的有效分布宽度扩散角的梁单元模型计算结果与板壳有限元模型计算结果非常接近,且能够包络板壳有限元模型的计算结果,是偏于安全的。     

曲线变宽连续钢箱梁桥的设计要点

对曲线变宽连续钢箱梁采用MIDAS软件建立空间梁单元、空间板单元进行计算分析,优化曲梁单元计算模型更加符合实际受力情况.依据新规范对各个设计要点如:局部稳定折减、剪力滞折减、第二体系、空间腹板配比等分项阐述,总结曲线钢箱梁计算规律与设计要点,提出优化设计思路.根据梁、板单元特性与结构特点合理选择计算模型.     

宽幅钢箱梁若干设计要点研究

随着经济建设的发展，桥梁宽度日益增加，宽幅钢箱梁被广泛的应用于各类工程实践，为探究此类结构的受力模式，以2×40 m跨径的宽幅钢箱梁为研究对象，建立三维数值分析模型。以典型工况为荷载条件，验证单梁法、梁格法及板壳单元法的设计精度，在此基础上，分析、归纳及总结了宽幅钢箱梁的受力特性，结合有限元分析成果及中外规范着重论述了宽幅钢箱梁横梁的受力模式及简化计算方法，提出了宽幅钢箱梁的设计建议，以期为类似结构的设计提供参考。     

成桥阶段施工荷载对钢箱梁桥面结构的受力影响

为加快黄冈大桥全桥南跨引桥预制T梁的施工进度,采取通过北侧梁板运输车过桥运梁支援南侧的T梁施工方案。通过有限元结构分析软件建模,对梁板运输车在钢箱梁结构不同工况下的应力和变形进行计算,对结果进行分析,表明在不同工况荷载作用下,钢箱梁段不同结构部位产生的应力和变形满足设计要求,说明该方案的可行性。     

港珠澳大桥大悬臂连续钢箱梁变形分析方法

为对钢箱梁大节段吊装过程中的结构变形进行精度可靠且效率高的计算,以港珠澳大桥深水区非通航孔桥为背景,研究该类桥梁的变形分析方法。在经典梁理论(Timoshenko深梁理论)的基础上引入剪切修正系数以模拟剪切对钢箱梁整体变形的影响,剪切修正系数采用胡海昌计算理论中的矩形分块法计算。采用ABAQUS建立港珠澳大桥深水区非通航孔桥钢箱梁大节段吊装工况下的空间板壳单元有限元模型,对考虑剪切变形的梁单元有限元模型进行校核,验证了该方法的可靠性。通过在工程实施阶段获得的现场实测变形数据,进一步验证了该方法的有效性,桥梁线形控制取得了良好的效果。     

车辆荷载作用下钢箱梁焊缝应力响应特性研究

依托某大跨径悬索桥钢箱梁工程实例,基于ANSYS软件建立全桥梁单元模型与局部钢箱梁板单元模型,并将不同尺度的模型进行耦合,实现钢箱梁边界条件的准确模拟;然后,依据公路桥梁通行车辆荷载特点,设置车轮荷载在4种不同的横向位置加载的工况,计算不同工况下U肋对接焊缝、U肋与横隔板焊接焊缝的应力响应特点与差异;最后,分析各类焊缝在车辆荷载作用下的应力响应影响面,确定车轮荷载对焊缝的影响范围与程度,为钢箱梁疲劳计算的焊缝模拟与疲劳应力响应计算提供一定的参考。     

钢箱梁正交异性板局部振动特性研究

为研究初始几何缺陷和焊接残余应力对正交异性板动力特性的影响,以港珠澳大桥江海直达船航道桥为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立正交异性板的空间板壳计算模型,采用子空间迭代法进行动力计算,分析了初始几何缺陷和焊接残余应力对钢箱梁正交异性板的前10阶自振频率及1阶振型的影响。结果表明:初始几何缺陷对钢箱梁正交异性板的局部振动特性影响很小,工程中可以忽略;而焊接残余应力对钢箱梁正交异性板的局部振动特性影响非常明显,工程中须加以考虑;初始几何缺陷和焊接残余应力两者对模态的作用可以叠加,没有明显的相互作用。     

无动力平板拖车的建模与刚强度分析

利用CAE软件进行无动力拖车车架刚强度分析,采用梁单元和壳单元两种方式建立了拖车的有限元模型.先在梁单元模型上确定了轻量化的方案,再使用板壳模型校核结果,同时针对模型计算的结果,对拖车的相应薄弱部位进行了结构加强.通过建模、加载、计算及分析,获得了车架的变形及所受应力数据,为车架的轻量化设计提供了重要的依据.     

小半径连续叠合钢箱梁弯桥设计及其受力性能浅析

以某工程立交D、F匝道小半径连续钢箱梁弯桥为例,该桥平面为不规则曲线,介绍其构造特点及空间计算分析方法,采用梁单元及空间板壳单元建模对支反力及强度、刚度等计算并对比分析,供同类桥梁设计参考。     

变截面连续钢箱梁斜桥受力特性分析

当斜桥斜角角度小、桥面较宽时,其受力机理与直桥不同,若用梁单元模型对其进行分析则不能反映其实际受力状况。以3跨变截面连续钢箱梁斜桥为研究对象,建立梁单元和板单元的2种有限元模型,并对比2种模型的计算结果,分析跨中和墩顶处主梁顶板和底板的应力分布,以考察最不利工况下支座反力的分布情况。     

S形曲线钢箱梁斜拉桥沥青混凝土摊铺温度效应分析

大连滨海大道西延伸线张柏2号高架桥主桥为(50+96+192+70)m S形曲线钢箱梁斜拉桥,桥面铺装层采用热浇注式沥青混凝土摊铺方法施工,摊铺过程中出现了结构位移和应力较大等异常情况。为了解异常情况产生的原因,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型(钢箱梁采用壳单元模拟),分析摊铺过程中温度引起的桥塔纵、横向位移,以及主梁纵向、竖向位移和纵向应力。结果表明:摊铺温度导致结构产生较大的位移和应力,主梁和桥塔纵向位移均达22.8 cm,主梁最大竖向位移为25.9 cm,钢箱梁最大拉应力为143 MPa;摊铺过程中,结构纵、横向均存在较大的位移差和应力差,导致变形不协调和局部应力过大;结构位移、应力的计算值与实测值基本一致。该类桥梁施工时应调整摊铺工艺,降低摊铺温度效应。     

稀索斜拉桥索梁锚固区非线性空间应力分布规律研究

以青岛海湾大桥稀索斜拉桥为工程背景,采用简化计算方法(等效板厚法),应用程序ANSYS,建立板壳单元有限元计算模型,分别对普通工况和断索工况下斜拉索索力最大,钢箱梁截面顶板压应力最大的工况下,锚固区域的受力性能进行了研究.掌握了斜拉索与钢箱梁锚固区域的非线性空间应力分布规律及传力机理,优化锚固结.构的设计参数;同时,提出了减小应力集中的构造措施.     

无背索斜拉桥钢-混凝土组合脊骨主梁的关键受力分析

根据无背索斜拉桥中大悬臂钢-混凝土组合脊骨主梁的结构和受力特点,采用空间有限元法分析了混凝土桥面板徐变对组合脊骨梁内力分配的影响、钢箱梁扭转效应、组合悬臂挑梁受力及荷载横向分布、桥面板剪力滞效应等几个关键性受力问题,并利用外国规范验算了钢箱梁承压板的局部稳定性。由分析可知,混凝土徐变导致脊骨梁中钢箱梁应力增加,混凝土板应力下降;钢箱梁的扭转翘曲正应力可达到弯曲正应力的10%;大悬臂组合行车道板的横向分布计算取3片梁模型即可,且施工中采取预弯措施可防止组合挑梁的混凝土板受拉开裂;《本四桥规》中承压板容许应力计算公式约具有2.0的安全度;混凝土行车道板的剪力滞效应明显,塔梁固结处的行车道板还出现了负剪力滞现象。上述结论可为同类结构设计提供参考。     

单边索斜塔钢-混凝土结合梁斜拉桥塔梁根部应力分析

采用板 (壳 )、梁及三维实体单元相结合 ,对长沙市浏阳河洪山庙大桥塔梁根部区域进行空间有限元分析。分析表明 :主梁根部过渡段钢箱梁及混凝土的应力满足规范的限值要求 ,行车道板的剪力滞效应明显 ,徐变对主梁应力的分布影响显著 ;塔根部混凝土在施工过程及运营阶段均处于全截面受压状态 ,与试验结果相比较 ,吻合良好     

基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

卢浦大桥系梁设计

上海卢浦大桥为主跨550m的拱梁组合体系中承式系杆拱桥,系梁采用正交异性板全焊接钢箱梁结构。该文着重介绍计算各截面应力时,考虑剪力滞后效应。根据各截面受力特性,按英国规范BS5400计算出各截面的有效分布宽度,得出相应的各阶段应力。同时介绍了大立柱顶特殊节段的设计构造。