基于空间旋转法的体外预应力束转向器的设计和制造

转向器的转向半径和转向角决定了体外预应力束在转向处的受力状态。采用空间旋转法,将体外预应力束转向处的平弯/竖弯或斜弯等原始空间参数,转换为二维平面内的转向器加工参数和旋转参数,并据此进行制造。该方法在五峰山过江通道南北公路接线工程中的实际应用结果表明,采用空间旋转法对转向器进行设计和制造,可提升转向器的制造精度,提高其施工便利性和安装精度,确保体外预应力束的线形和受力状态满足设计和使用要求。     

体外预应力加固混凝土桥的钢结构锚固转向体系研究

体外预应力技术是一项加固既有梁桥的有效措施,而锚固转向体系是体外预应力加固技术中的重要组成部分。针对目前常用的钢筋混凝土锚固转向块的不足,提出一种新型的钢结构锚固转向体系,该体系具有对原桥跨结构的恒载影响小、联接方式可靠、后期影响小、施工快捷、体外预应力设计灵活等特点。工程实践证明,该新型钢结构锚固转向体系安全可靠,也使得体外预应力技术加固混凝土旧桥的设计更加方便、施工更加快捷,效应也非常明显。     

波形钢腹板特大桥体外预应力设计及应用研究

为给特大跨波形钢腹板组合箱梁桥体外预应力设计提供参考,以港珠澳珠海连接线工程前山河特大桥为背景,介绍体外预应力体系的布设、转向与锚固装置的设计细节、体外束保护与减振装置的构造及减振机理。采用有限元软件,建立体外预应力钢束转向块、锚固端节段及运营阶段全桥有限元数值模型,分析转向块及锚固端的局部应力,研究施加体外预应力后运营阶段结构受力情况,比较不同体外预应力张拉工序对成桥状态结构挠度、应力、弯矩等力学性能的影响。结果表明:转向块及锚固端节段满足结构局部应力安全要求;运营阶段结构挠度、混凝土主梁及波形钢腹板应力均满足设计规范要求,结构安全可靠;"全桥合龙后先张拉中跨,后对称张拉边跨"的体外束张拉方案为最优方案。     

基于粘结-滑移理论的钢结构转向体系受力特性研究

为解决钢结构转向体系设计中锚栓受力不明确的问题,采用Abaqus/CAE三维建模软件分别对块式和横隔板式2种钢结构类型的体外预应力束转向体系建立了2种转向体系的有限元模型,并为了精确模拟锚栓的粘结-滑移特性,对锚栓节点采用了非线性弹簧本构,基于有限元计算结果分析了2种转向器受力及变形特性。结果表明:1)块式转向体系结构刚度一般,在转向力作用下锚栓受力较大,结构安全系数较低;2)横隔板式转向体系结构刚度较大,在转向力作用下,结构破坏形态是钢结构屈曲,锚栓受力较小,整个结构安全系数极高。     

连续钢板组合梁力学性能研究

为了解连续钢板组合梁力学性能特点,并改善其负弯矩区易开裂的状况,以长沙至益阳段高速公路扩容工程4×30m连续钢板组合梁桥为背景,采用ANSYS软件建立组合梁有限元模型,分析组合梁结构施工过程及成桥阶段的应力分布,研究支点负弯矩区桥面板裂缝控制措施。结果表明,施工阶段简支状态下,连续钢板组合梁混凝土桥面板基本处于受压状态,钢梁跨中最大Von Mises应力约为70.5MPa,翼缘焊钉顺桥向剪力从跨中向两侧支点逐渐增加,最大值12kN;汽车活载作用下,墩顶处混凝土桥面板顺桥向最大拉应力为2.9MPa,钢梁最大Von Mises应力约为64.6 MPa,焊钉顺桥向剪力峰值约为22kN。采用调整施工顺序、墩顶区现浇微膨胀纤维混凝土、加强负弯矩区纵筋配置等措施有效调整了结构应力分布,减小负弯矩区的裂缝宽度。     

鄂东长江公路大桥索塔锚固区节段模型试验研究

以鄂东长江公路大桥索塔锚固区为研究对象,采用1:1足尺模型试验与有限元分析相结合的方法,研究钢锚箱与混凝土组合结构索塔在不同索力状态下的受力特性和混凝土的抗裂性能,模型试验最大荷载为1.6倍设计组合索力.研究结果表明:试验荷栽为1.0倍设计组合索力时,塔壁裂缝位于边跨侧索导管口上方,最大宽度为0.15 mm,小于设计允许裂缝宽度,钢锚箱上测点最大应力为94.6 MPa,个别部位存在应力集中现象,但钢结构整体处于结构弹性范围内;试验荷载为1.6倍设计组合索力时,塔壁最大裂缝宽度扩展至O.27mm,组合结构能继续承载,说明结构有足够的安全度.     

无背索斜拉桥主梁钢—混凝土结合段有限元分析

为了研究无背索斜拉桥主梁鱼腹式箱形截面钢—混凝土结合段的受力性能和传力机理,以成都市杉板桥为研究背景,利用有限元分析方法,建立了钢—混凝土结合段精细有限元模型。研究结果表明,钢—混结合面在最不利轴力工况下,结构纵向受力构件均处于受压状态且应力水平较低,钢结构最大mises应力为75.8 MPa。混凝土轴向压应力最大值为-12.7MPa,出现在预应力筋锚固区域,其余大部分均低于-8.1 MPa,结构整体处于弹性工作状态;栓钉和PBL连接件抗剪安全系数约分别为3.6和3.5。连接件具有一定的安全储备,满足设计要求;轴向荷载首先通过钢格室承压板的面外承压作用将轴力传递至混凝土,然后通过钢格室中PBL连接件将轴力继续传递至混凝土,随后通过翼缘承压板传递部分轴力,其余轴力通过PBL连接件和翼缘栓钉连接件平稳传递至混凝土。其中,钢格室承压板、翼缘承压板分别传递了71%、8%的轴力,是主要传力构件;PBL连接件与栓钉连接件合计传递21%的轴力。     

鹅公岩轨道专用桥主缆锚固区模型试验研究

重庆鹅公岩轨道专用桥为主跨600m的自锚式悬索桥,为研究其主缆锚固区的受力性能与传力规律,设计制作缩尺比1∶5的主缆锚固区节段模型进行静力试验,测试模型的应力与压缩变形,并将试验结果与有限元分析结果进行对比。结果表明:设计荷载作用下,主缆锚固区未出现开裂;加载至2.0倍设计荷载时,模型出现2条裂缝,裂缝最大宽度为0.15mm;试验加载过程中,主缆锚固区各构件的纵向应力随荷载增大均线性增大,结构处于弹性工作阶段;各构件纵向正应力由锚固横梁向结合段横梁纵向变化规律总体表现为先增大后减小;2.0倍设计荷载作用下,锚固区各构件压应力均小于混凝土抗压强度标准值,结构具有足够的安全储备。     

地震作用下钢桥墩锚固架设计方法研究

钢桥墩与混凝土承台之间的锚固是桥梁钢桥墩设计的关键部位。为对其设计的合理性进行验证,首先对该处局部设计进行描述,并采用整体有限元模型与局部有限元模型结合的方式,对地震荷载作用下钢桥墩与混凝土承台锚固处设计进行研究。结果表明:地震荷载作用下,锚固处钢结构应力水平较低;由于拉应力过大,压浆混凝土与承压钢板之间会产生分离。通过计算表明,钢桥墩与混凝土承台间采用的锚固螺栓结合锚固架设计传力可靠,结构安全合理。     

钢-混凝土组合连续梁桥体外预应力设计

结合深圳市机场南路新建工程50+82+50m钢-混凝土组合连续梁桥的设计实例,对体外预应力钢束束形布置、张拉控制应力、自振特性、转向装置、耐久性设计等方面进行了分析研究.研究结论认为在此类设计中,应重点考虑锚固区和转向装置、体外索振动和防腐要求等方面的问题.     

混合梁悬索桥钢混结合段局部应力分析

为了解混合梁悬索桥钢混结合段受力性能,为该类型桥梁的设计和科研提供参考,以某混合梁悬索桥工程为背景,采用有限元软件对该桥钢混结合段进行施工过程模拟,分析该部位在各施工阶段下的应力分布特点及变化规律.同时,建立边主梁结合段有限元模型,研究钢混结合段中剪力钉受力状态、结合段各部位传力途径和比例等.分析结果表明:该桥结合段钢结构、混凝土应力基本满足规范要求,仅在混凝土局部较小区域位置拉应力偏大,需要在构造上采取相应措施;结合段剪力钉最大受力为52.3 kN,小于规范限值,说明剪力钉静力承载力不控制结合段设计.     

鄂东长江公路大桥设计关键技术

鄂东长江公路大桥主桥为主跨926m的双塔双索面半飘浮体系混合梁斜拉桥,主梁采用分离式双箱PK断面形式,中跨为钢箱梁,边跨为PC箱梁,钢-混凝土结合段设于中跨距桥塔中心12.5m处。为使钢结构与混凝土结构平稳过渡,钢-混凝土结合段采用PBL剪力连接器的多格室传力构造。索塔锚固采用在塔柱内置钢锚箱的构造,为控制锚固区混凝土裂缝开展,在锚固侧混凝土塔壁内设置12фs15.24预应力束。为增强结构耐久性和使用寿命,进行钢筋混凝土耐久性及钢结构防腐设计;采用全寿命设计理念,设置桥梁各主要构件检查维护通道,提出构件检查、维护周期及更换标准、工艺及技术要求。     

权叉河大桥体外预应力转向器接触非线性分析

采用非线性有限元方法,对权叉河大桥体外预应力转向器进行了整体空间应力与变形分析,通过在体外索与转向器之间设置接触单元模拟两者的接触非线性,得到转向装置的承载机理、受力特点等力学特性,分析结果表明,转向器主要通过与其相连接的钢箱梁横隔板水平受拉、竖向受压和受剪抵抗体外索转向力的作用效应;与转向器相连的横隔板受到较大的面外水平力,必须确保其局部刚度满足要求。本研究为权叉河大桥体外预应力设计与优化提供了依据。     

独斜塔斜拉桥索塔交叉锚固区模型试验研究

芙蓉江大桥为主跨170m的地锚式独斜塔斜拉桥,斜拉索交叉锚固于桥塔上塔柱"工"字形截面两侧的锚块上。为了解该桥索塔锚固区的应力分布,选取塔顶5对斜拉索的锚固区段为对象,设计制作1∶4的缩尺模型进行静载试验,并采用MIDAS FEA软件建立索塔锚固区有限元模型,分析锚固区塔壁和锚块的应力分布。结果表明:在斜拉索索力及恒载作用下,桥塔地锚箱侧塔壁处于受压状态,主跨侧塔壁处于受拉状态,塔壁最大压应力为4.2 MPa,最大拉应力为1.68MPa,均出现在工字形翼缘;斜拉索索力使锚块处于竖向受压、横向受拉的复杂应力状态;实桥桥塔应力的实测值与试验模型实测值和理论值均吻合较好。     

汽车齿轮齿条式转向器有限元分析

齿轮齿条是齿轮齿条式转向器工作过程中力和力矩承载的关键部件,其刚度条件是转向器设计的重要基准。针对轮齿齿条式转向器的力学性能,文章运用Catia建立了齿轮齿条三维实体模型,随后利用HyperMesh进行网格划分,最后导入Abaqus进行有限元计算。分析结果表明:齿轮的最大应力189.2MPa,齿条的最大应力为86.59MPa,齿轮和齿条的应力均满足强度要求。     

体外预应力混凝土桥梁设计方法分析

文章以体外预应力混凝土桥梁设计方法为基础对体外预应力混凝土桥梁设计方法进行了一系列的分析,通过对混凝土桥梁体外预应力束布置力设计原则探讨,并详细的介绍了体外预应力加固的钢束最大应力值、梁体负载水平、防裂功能和局部构造的承受压力的特征和相关的数值计算方式,以期对体外预应力混凝土桥梁设计提供参考。     

波纹钢拼装式连拱明洞结构受力数值分析

为了验证波纹钢拼装式连拱明洞结构的可行性,以高山寨隧道为工程背景,采用ABAQUS开展了波纹钢-混凝土结构明洞受力的数值分析。结果表明,明洞结构左右洞均是拱顶靠近中墙侧沉降值最大,右洞拱顶偏左处竖向沉降值最大,靠近边坡侧水平位移最大;明洞波纹钢结构在靠近中墙处和两侧拱脚的弯矩值最大,在两侧拱肩处波纹钢应力值最大;混凝土结构在两侧拱腰处应力最大;明洞结构受力状态处于安全范围内。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥桥塔环向预应力技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,采用平行钢丝拉索,单根斜拉索最大索力达16 000kN。索塔锚固区采用钢锚梁拉索锚固体系与平行钢丝环向预应力锚固体系相结合的方式锚固,单层预应力体系采用"#"形预应力锚固,预应力采用367mm高强度低松弛钢丝束,其抗拉强度为1 670MPa,弹性模量为2.05×105 MPa。在桥塔施工时预埋内径90mm的金属波纹管作为预应力孔道;提前进行钢丝束的编束及张拉端镦头,待塔柱模板拆除后进行钢丝穿束;钢丝穿束后先进行固定端锚板安装及固定端切丝,再进行固定端镦头;待塔柱混凝土强度满足规范要求后,采用250t穿心式油压千斤顶进行预应力张拉;预应力张拉后进行预应力孔道压浆,最后进行预应力锚口封闭,完成预应力施工。     

有效应力与退锚力在预应力施工中的影响

对预应力束锚固前与锚固后的应力进行分析,计算出钢束锚固后锚板处有效应力及夹片锚固力;现场试验找出退锚力与锚固力的关系,为退锚用力常比张拉力大作出理论解释;对选择不同的施工方法可能产生的不同应力分布进行理论分析,为选择合理的施工方法提供参考.     

移动非均布荷载作用下的沥青混凝土路面动力响应分析

为更准确地模拟沥青混凝土路面实际的受力状态,基于弹性层状理论,借助大型有限元分析软件ANSYS建立了沥青混凝土路面三维有限元黏弹性模型,并对其施加非均布垂直荷载和切向摩擦行为的共同影响,分析车辆在匀速行驶时,沥青混凝土路面在不同载重车辆荷载作用下的动力响应.结果表明,最大纵向拉应力位于底基层中部,最大纵向压应力位于沥青混凝土面层.存在一中性层,其上结构主要承受压应力,其下结构主要承受拉应力.中性层位于基层中部附近.最大拉应力为0.031 MPa,远小于容许拉应力0.081 MPa,故路面结构破坏不是脆性破坏引起的,而是与疲劳破坏有很大关系.超载并不是造成路面损坏的唯一因素.