大跨组合斜拉桥梁腹板及加劲肋合理设计

为合理设置大跨组合斜拉桥钢板梁的腹板及其加劲肋,结合实例,在考虑后屈曲性能的影响下,对钢主梁受压区格长高比和加劲肋与腹板刚度比的合理选取进行研究。采用有限元软件EBPLATE计算腹板正应力屈曲系数、剪切屈曲系数及抗剪承载力,分析屈曲系数与钢主梁受压区格长高比和加劲肋与腹板刚度比的关系。结果表明:统筹考虑受压区纵肋布置及横肋的间距,受压区格长高比建议设计值区间为2.0~2.5,在这个区间纵肋的有效宽度大,局部正应力屈曲系数较大且剪切屈曲系数处于中值;在受压区,加劲肋与腹板刚度比建议设计值区间取13.0~15.0,在腹板厚度适中的情况下,使腹板成为中度加劲板。     

钢-混凝土组合梁斜拉桥梁结构的稳定性分析

采用有限元法建立钢-混凝土组合桥梁的结构模型,分析了不同典型施工阶段下桥梁主梁和腹板结构的受力特征,获得了桥梁整体失稳状态。并以桥梁局部失稳状态分析斜拉桥结构的稳定性特征,获得影响斜拉桥稳定性的各影响因素关系。研究结果表明:全桥一阶整体失稳态下的总体稳定系数为7. 7,大于一般计算稳定系数4. 0;桥梁施工状态下,主梁最大应力出现在成桥阶段1 000 d后,桥面板承受最大压应力出现在中跨合拢阶段,均满足规范。对于桥梁主梁腹板,在设计荷载组合作用下,主梁腹板加劲肋局部位置易发生屈曲变形。当轴力/弯矩小于0. 5时,首先在梁段产生横梁侧倾失稳,随着轴力/弯矩比值的增加,由横梁侧倾斜转化为主梁腹板或加劲肋的失稳。     

流态混凝土压力荷载传递与移动模架结构强度影响研究

移动模架是一种用于混凝土桥梁现浇成桥的大型施工设备,针对混凝土浇筑过程中流动混凝土对外模板的侧向面压力进行了分析,研究其对移动模架整体结构强度、刚度和稳定性的影响。利用有限元分析软件ANSYS分别建立了移动模架外模板系统和主梁支撑系统的空间有限元模型,采用施加面压力方式模拟流动混凝土对外模板的作用力,分析得出主梁和横梁承受外模板的载荷值,将其作为主梁支撑系统有限元模型的载荷边界条件,分析了模板侧压力对主梁强度、刚度和稳定性的影响。结果表明:流态混凝土会对单侧主梁产生5 103 k N的总侧向附加载荷,由于端模板约束作用,荷载峰值出现在主梁跨中区段;侧向附加载荷会使主梁箱体内部横隔板局部应力增大,最大线弹性应力增幅达到257 MPa;侧向附加荷载在主梁横截面内产生扭矩,改变了腹板区剪应力状态和屈曲失稳位置,降低了主梁外侧腹板的屈曲稳定性。     

折线形腹板工字钢梁试验研究

为研究一种新型波纹腹板钢梁——折线形腹板钢梁在静力荷载作用下的抗剪屈曲性能,完成了折线形腹板钢梁及在梁长四分点设置或不设置加劲肋的平腹板钢梁在跨中集中荷载作用下的静力试验,对其受力性能进行了分析,着重探讨了折线形钢腹板的屈曲性能、屈曲形式和屈曲后强度。试验研究表明,折线形钢腹板的相邻板件互为支承,弯折处很好地起到了加劲肋的作用,从而使折线形钢腹板的抗剪屈曲能力较一般的平直腹板有很大的提高。用折线形腹板钢梁来代替传统的平腹板钢梁可以使钢梁腹板的厚度减小,可以不设或少设间隔加劲肋,有明显的经济效益,值得进一步研究和推广。     

基于ANSYS的移动模架主梁优化设计

基于有限元软件ANSYS的优化模块,对移动模架主梁进行优化设计及参数研究。结果表明,当采用主梁分节段钢板变厚度设计及腹板开孔采用变高度圆端形开孔设计,既能减轻移动模架重量又可增加主梁的刚度,且主梁具有受力均匀合理、节约材料等优点。弥补了传统移动模架主梁分节段等厚度设计,腹板等高度方形开孔设计的不足。     

襄阳汉江三桥主桥设计关键技术

针对襄阳汉江三桥主桥索塔采用无上横梁双直立索塔,主梁在索塔处设置紧缩段及顶板纵向设置加劲矮肋的特点,通过ANSYS有限元计算程序对索塔的横向稳定性、主梁紧缩段传力、设置纵向加劲矮肋后主梁应力分布特性等进行分析.     

移动模架箱型主梁螺栓群连接构造的设计与仿真分析

为了保证移动模架高腹板箱型主梁螺栓群的可靠连接,峡西针对移动模架箱型主梁螺栓群的布置进行了设计与仿真分析。基于主梁截面内弯曲应变线性分布规律,建立了箱型主梁翼缘板与腹板的弯矩分配理论模型,并利用有限元程序ANSYS建立了移动模架主梁的空间模型,通过硬点和约束方程模拟了螺栓群连接,仿真计算验证了理论公式的准确性。利用所建立的弯矩分配理论模型和摩擦型高强螺栓设计原理,完成了某型移动模架主梁螺栓连接的优化设计,为同类型螺栓群设计提供了设计参考。     

造桥机主梁腹板的开孔方法

为了减轻造桥机主梁自重、减小迎风面积及提高模架抗倾覆稳定性,采用有限元屈曲稳定性分析及线性回归方法,研究了主梁腹板开孔的形状、大小及补强方式对主梁屈曲稳定性的影响。结果表明:屈曲特征值随开孔面积的增大呈近似线性下降;对于同面积矩形开孔,竖直孔比平卧孔稳定性好;在开孔面积相等的情况下,圆孔稳定性最优,矩形孔次之,正方形孔最差;当围缘扁钢厚度一定,屈曲特征值随宽度增大而近似线性增大,但当扁钢宽度增大到一定程度后,对屈曲稳定性几乎无影响;当围缘扁钢宽度一定,屈曲特征值随厚度增大近似线性增加。     

崇启大桥主桥钢箱梁高腹板设计

崇启大桥主桥采用(102+4×185+102)m六跨变截面钢箱连续梁桥,主桥钢箱梁最高达9 m.在该桥高腹板设计过程中,对国内、外相关标准和规范进行研究,制定高腹板结构设计和验算思路.腹板在顺桥向不同区段采用4种不同的板厚,在箱梁内侧保持平齐.腹板横肋纵向间距1.4m,加劲肋均采用T形构造;腹板纵肋采用扁钢构造.墩顶附近梁段靠近底板的腹板纵肋与横肋焊接,其余部位腹板纵肋在横肋处断开.按照规范方法对腹板强度、最小厚度及纵肋设置位置合理性、纵肋刚度、横肋间距和刚度、区格局部稳定性进行验算,并采用ANSYS建立半桥板单元模型,对腹板强度和局部稳定性进行校核,结果表明,腹板设计满足规范要求.     

双工字钢-混凝土组合梁桥结构参数分析

为了探究结构参数变化对钢-混凝土组合梁桥受力性能的影响,确定结构参数的合理取值,以某4×35 m的双工字钢-混凝土组合连续梁桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥精细化有限元模型,分析翼缘板宽厚比、腹板高厚比、腹板竖向加劲肋厚度和间距及横梁间距和竖向位置的变化对桥梁总体受力性能的影响,提出各结构参数的合理取值建议。结果表明:组合梁桥的弹性稳定系数随翼缘板宽厚比增大和腹板高厚比的增大逐渐减小;翼缘板宽厚比小于12、腹板高厚比取100～120时,稳定性能得到保障;腹板竖向加劲肋厚度增大,组合梁桥的弹性稳定系数稍有增大,从施工及焊接角度考虑加劲肋厚度建议取12～16 mm;加劲肋间距越小,组合梁桥的极限承载力越高,间距取2.5 m左右可满足稳定性要求;横梁间距取8～10 m、布置在横断面稍微偏下的位置时,对钢梁受力较为有利。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥移动模架拼装技术

以武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥Ⅰ标段0～022号墩铁路简支箱梁40 m下行式移动模架拼装为例,对移动模架支架法拼装、主梁预拱度控制、主梁轴线控制及荷载预压试验等进行叙述,为今后同类型移动模架拼装提供参考.     

清江大桥主梁构造与受力分析

针对索塔与主梁采用框架结构固结型式、主梁采用边主肋及顶板纵向设置加劲矮肋的特点,通过Ansys、Midas/Civil有限元计算程序对主梁受力进行分析,得出该主梁内力传递、应力分布特性,为类似桥梁设计提供借鉴.     

PC斜拉桥肋板式主梁截面优化分析

在调查国内已建成PC斜拉桥主梁截面形式及尺寸的基础上,以百色东合大桥为工程背景,采用参数化的有限元实体模型,从横向和局部受力以及稳定性角度,对PC斜拉桥最常用的肋板式主梁截面进行梁高、纵向加劲肋、顶板厚度和边肋厚度等参数的优化分析,并分析不同参数变化对结构受力状态影响的灵敏度,给出了合理的参数取值及设计建议,为同类形式斜拉桥主梁设计提供依据。     

波纹钢腹板与平钢腹板组合T梁桥力学性能对比分析

为研究波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥与平钢腹板-混凝土组合T梁桥力学性能优劣,以某3跨钢-混组合连续T梁桥为背景,采用非线性有限元软件建立2种腹板(平钢腹板和波纹钢腹板)形式的全桥实体模型,分析二者在车辆偏载作用下桥梁的纵向弯曲、横向挠曲、刚性扭转及稳定性能,并进行对比。结果表明:与平钢腹板-混凝土组合T梁桥相比,波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥抗弯刚度可提高10%,桥面板抗裂性可提高约20%,两者剪力滞系数接近;两者纯扭刚度相差不大,整体横向挠曲性能接近;波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥扭转刚度略大,跨中最大转角约为平钢腹板-混凝土组合T梁桥的85%,腹板扭转附加剪应力不到平钢腹板-混凝土组合T梁桥的一半;波纹钢腹板-混凝土组合T梁桥的前5阶屈曲因子是平钢腹板-混凝土组合T梁桥的5~8倍,线弹性稳定性极大,且腹板无需额外设置加劲肋,经济优势较大。     

各向异性钢桥面铺装层耐久性研究

对各向异性钢桥面铺装层损伤破坏的调查表明,桥面板与纵向主梁及加劲肋连接处上方的铺装层表面易产生纵向裂纹。在一系列假设的基础上,通过简化模型分析了铺装层的这种破坏机理。分别从横隔板间距、钢板层厚度、铺装层厚度、加劲肋刚度及铺装层材料特性等方面对铺装层的耐久性进行了研究。     

基于转动应力场理论的钢梁截面剪切抗力计算

基于未加劲腹板的转动应力场理论,详细推导了欧洲规范(EN 1993-1-5)中钢梁截面剪切抗力的计算公式,具体对腹板、纵向加劲肋、翼缘板的布置情况对钢梁截面剪切抗力贡献的计算分别做了推导,考虑了其对钢梁截面剪切抗力的应力影响.     

温福铁路移动模架设计选型与应用

温福铁路浙江段32 m简支箱梁采用移动模架施工,根据施工条件,选择了7种型式各异的移动模架。针对移动模架在开模过孔、纵移走行、支腿转移及底模与内模方面的应用效果进行比较,结果表明:在下行式移动模架中,双导梁结构在安全性、操作性和制梁工效方面均优于单导梁结构;对于上行式移动模架,双主梁结构在整体布局和横向稳定性方面优于单主梁结构。     

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁开孔腹板的抗剪性能

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁腹板成排开孔后,主要削弱了其抗剪稳定性和抗剪强度。为探明这一新型桥梁结构的力学特点,采用有限元方法对钢-混凝土组合蜂窝梁开孔腹板的抗剪性能进行了深入研究。对不同边界条件下的开孔腹板进行弹性剪切屈曲分析,考虑孔洞的影响引入径高比和宽高比参数,对实腹板剪切屈曲系数加以修正,并引入约束系数表征约束程度,推导得到了开孔腹板剪切屈曲系数的计算公式。建立开孔腹板抗剪极限承载能力有限元计算模型,考虑材料、几何双重非线性,对不同参数开孔腹板的抗剪承载能力进行了大量的有限元分析,在数据分析基础上量化弹性屈曲荷载和屈曲后荷载对开孔腹板抗剪承载能力的贡献。引入腹板的开孔率参数,提出了开孔腹板抗剪极限承载力的计算公式,同时分析了不同初始几何缺陷对开孔腹板抗剪性能的影响。结果表明:不同边界条件下的开孔腹板剪切屈曲系数公式与有限元值吻合良好;开孔腹板仍可发展一部分屈曲后强度,屈曲后强度可偏保守地表示为开孔腹板塑性强度的30%,开孔腹板抗剪极限承载力计算公式与有限元计算结果吻合较好,且总体偏于安全;不同的初始几何缺陷对开孔腹板荷载-位移曲线形式有较大影响,但对其抗剪承载能力影响很小。     

等效加劲板单元在U形加劲板稳定性计算中的应用研究

为解决大跨度扁平钢箱梁主梁U形加劲板数值仿真时计算模型过于庞大的问题,提出一种等效加劲板单元有限元计算理论和U形加劲板的简化方法。通过将U形加劲板中U形小箱肋简化为等效加劲条的处理方式,重新分配盖板的横向刚度,计算等效加劲肋对板件受力的影响,采用基于Ansys平台二次开发的Fortran语言进行稳定性分析,与全真壳单元有限元模型进行对比。结果表明：与全真壳单元模型相比,该文提出的等效加劲板单元模型挠度计算结果相对误差仅为5.9%,低阶模态下屈曲系数相对误差仅为2%左右;在该文计算平台的处理下,采用等效加劲板单元模型获得的前5阶模态的时间仅为全真壳单元的1/3左右。     

基于欧洲规范及相关研究的板梁承载力设计

欧洲规范EN 1993-1-5是一个通用规范,指导板结构(包括加劲的和未加劲的钢板)的承载力设计,对该规范主要内容、研究进展等进行介绍.该规范推荐的分析方法包括有效截面法、折减应力法和有限元分析法;剪力滞后通过有效宽度来计算;板类型和柱类型屈曲采用有效截面法分析;剪切抗力采用“旋转应力场”法计算;考虑了3种类型的横向荷载模式;给出了弯矩-剪力耦合和弯矩-横向力耦合计算公式;提出了板结构中加劲肋的设计法则和一些其它板结构设计细则;介绍了折减应力法原理.目前与EN 1993-1-5及板屈曲问题相关的研究工作包括纵向加劲腹板的剪力抗力、弯矩-剪力耦合分析等工作.