高填方大跨径钢波纹管涵力学性能有限元分析

为了研究大跨径钢波纹管在高填土作用下变形和应力分布情况, 通过 ABAQUS 有限元建模方法, 对钢波纹管涵施工过程中及汽车荷载作用下的变形特性和应力分布情况进行了分析。 结果表明： 钢波纹管涵具有良好的受力变形能力, 且管涵对底部基础压应力较小, 基础受力变形均匀; 在高填土和活载作用下管顶位置受力最不利, 汽车活载对钢波纹管涵的影响作用较回填土作用小, 同时在填土回填完成后活载作用下, 钢波纹管涵变形和应力均满足规范要求。 由此可见高填方下的大跨径钢波纹管涵洞在工程应用上具有可行性, 可为钢波纹管涵实际应用提供参考依据。     

高填方钢波纹管涵垂直土压力计算

引入表征钢波纹管波形特性的惯性矩计算方法, 通过Spangler管-土相互作用模型, 得到了钢波纹管涵竖向收敛变形计算公式; 假设管涵顶部填土为半无限直线变形体, 将条形基础沉降倒置后比拟上埋式管涵的受力模型; 基于弹性力学推导的基础沉降计算公式, 着重考虑管涵侧向土体压缩变形与管涵自身的竖向收敛变形之差, 推导了管涵垂直土压力的计算公式; 以广巴广陕高速公路连接线吴家浩-张家湾段高填方钢波纹管涵工程为例, 对涵顶垂直土压力进行了现场测试, 将采用公式计算所得涵顶垂直土压力与现场试验结果和应用实测沉降差反算的垂直土压力进行了对比。研究结果表明: 涵顶垂直土压力随填方高度的增加而增大, 填土至设计标高后涵顶垂直土压力计算值、实测值和反算值分别为224.14、221.98、211.33kPa, 计算值与实测值的相对误差约为0.9%, 反算值分别比计算值和实测值小6.1%、5.0%, 且计算结果、反算结果均与实测涵顶垂直土压力变化规律一致, 填方越高, 误差越小。可见, 提出的高填方钢波纹管涵垂直土压力计算公式可行, 不仅考虑了涵侧土体的抗力系数和基床系数, 而且体现了钢波纹管的变形与受力特征。      

不同基础形式对钢波纹管涵洞力学响应的影响分析

采用数值模拟技术,考虑道路结构、材料性能、接触状态、荷载形式等因素,应用ANSYS建立了钢波纹管涵洞三维有限元模型,分析了钢波纹管涵洞不同基础形式对整个涵洞力学性能与变形状态的影响,得到了钢波纹管涵洞的变形和应力规律;通过数值计算分析确定了不同基础钢波纹管涵洞关键点的位移和应力.计算结果表明:混凝土阻碍了钢波纹管涵洞的变形与伸长,使其在内部产生了内部应力,使得钢波纹管涵洞的位移有所减小,在钢波纹管涵环向不同位置处,波谷内表面切向应力在某些位置呈现拉应力,其数值与采用的基础形式有一定的关系,根据第四强度理论,波峰位置最大等效应力数值满足强度要求.研究成果为钢波纹管涵洞施工控制提供了理论依据,为钢波纹管涵的结构设计提供了参考.     

独塔斜拉桥异形钢-混结构索塔受力研究

建立独塔斜拉桥塔索梁一体化有限元模型,对异形组合结构的索塔受力性能进行研究。以某水滴形钢-混结构索塔独塔斜拉桥为工程背景,分析成桥状态下索塔应力及变形特征、上索塔三角隔板区域的局部及索塔应力集中区域的应力分布规律,研究结果表明:索塔截面设计合理,刚度满足使用要求;成桥后索塔变形量较小,并以竖向变形为主;索塔竖向正应力和剪应力明显大于顺桥向和横桥向应力;索塔第三主应力值远大于第一主应力值,Mises应力主要体现出第三主应力的变化规律;上索塔三角隔板区域及索塔应力集中区域的应力水平均在材料的应力容许范围,索塔受力较为合理且具有一定的安全储备。     

管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析

为拓展钢波纹管的应用型式,运用大型有限元分析软件建立合理的力学有限元模型,对管拱型钢波纹管涵洞的受力变形进行了计算分析。运用有限元法分析得出管拱型钢波纹管涵洞土体受力变形规律。在建立的有限元模型中,通过施加公路-Ⅰ级荷载分析得出,填土高度对不同的拱顶角度的管拱型钢波纹管的周向等效应力、最大等效应力、横向位移、竖向位移的变化规律,确定了最优管型。对管拱型钢波纹管涵洞在公路工程中的发展、运用具有重要现实指导意义。     

钢波纹管涵洞变形处治方案

根据原有填高情况,计算受力荷载,对内套钢波纹管涵进行强度校核,在确定内套钢波纹管涵强度满足要求时,制定施工方案,对原变形严重的钢波纹管涵进行加固。     

连续刚构不等跨桥梁波形钢腹板合龙顺序研究

为研究连续刚构不等跨桥梁波形钢腹板在不同合龙顺序下受力及变形的变化规律,以南京仙新路过江通道北引桥为工程背景,建立有限元模型,分析3种合龙方案对成桥状态下结构应力及变形的影响。结果表明,合龙顺序对主梁应力的影响较小,但对竖向挠度影响较大,为保证该类桥梁能够在施工过程中顺利合龙,采用顺序合龙的方案较为合理。     

关于公路钢波纹管涵洞设计的相关分析

钢波纹管涵是一种典型的空间薄壳柔性结构,波纹可增强结构的受力性能,充分发挥结构在强度、变形等方面的优点。与传统钢筋混凝土涵结构相比,钢波纹管涵具有运输安装方便、环保性能良好、造价低等优点,故在公路涵洞和通道等项目施工中得以广泛应用,详细介绍了公路钢波纹管涵的概念、应用优势、施工工艺和主要参数计算方法等设计情况,希望对今后类似工程施工有一定的参考价值。     

埋置波纹钢板管涵刚度对其受力性能的影响

为了分析埋置波纹钢板管涵结构的刚柔性及对整体受力性能的影响,建立了考虑土-结相互作用的有限元模型,在其他参数不变的条件下,改变波纹钢板的波形和厚度,分别计算和对比管涵内力、变形及土体变形,分析各种截面类型下波纹钢管涵的刚柔性,并研究各种情况下管涵内力、变形和土体变形分布的特点.结果表明：波纹钢板的截面特性参数改变会导致管涵结构刚柔性的改变;波纹钢板截面刚度的增大,使管涵的变形减小,导致管涵结构受到的土压力增大和管涵的应力增大;应平衡结构的应力和变形,合理选择波纹钢板的截面形式.     

大跨度高速铁路劲性骨架混凝土拱桥模型试验研究

沪昆高铁北盘江特大桥为主跨445 m的劲性骨架钢筋混凝土拱桥,桥面拟铺设无砟轨道,设计时速350 km/h,因此,对桥梁的受力和变形性能提出了很高的要求.为了验证实桥施工过程中的安全性和劲性骨架外包混凝土施工方法的合理性,对全桥进行了1∶7.5的缩尺模型试验研究,对模型的加载方法、控制截面和测点的布置进行了探讨,并将模型的试验结果与计算结果进行对比,全面了解该桥在施工过程中及成桥状态下的受力行为,研究结果表明:劲性骨架施工过程中,钢管最大应力250 MPa,位于1/2截面上弦杆处;主拱圈C60外包混凝土最大压应力为17 MPa,位于1/2截面边箱底板处;主拱圈最大位移为68 mm,出现在1/2截面附近;应力和位移均满足与原桥的应力等效和几何相似关系,模型试验结果均满足原桥施工过程中应力和变形的要求.     

特殊状况下连续梁桥钢挂篮的受力性能分析

为降低连续梁桥分段施工中特殊状况对钢挂篮的受力影响,依托徒骇河桥工程,采用有限元软件MIDAS分析钢挂篮在不平衡浇筑、钢吊带突发断裂等状况下的受力情况,判断不同状况下钢挂篮的安全性,并将有限元分析结果与实测应力监控结果对比,验证有限元分析结果的可靠性。结果表明：不平衡浇筑状况下钢挂篮各构件的应力及变形均在允许范围内;钢挂篮前后钢吊带断裂状况下,钢挂篮各构件应力保持在许用应力范围内;风撑部位钢吊带断裂状况下钢挂篮整体发生破坏;有限元分析结果与实测结果的平均偏差为10.3%,钢挂篮整体性能较好,施工中各构件应力及变形均满足设计及规范要求。     

列车风压对桥梁施工中架桥机受力性能的影响

为了研究运营列车行驶中产生的风压对邻近新建铁路施工中架桥机的受力性能的影响,以新建昌景黄铁路客专项目为工程背景,通过建立数值分析模型,分析邻近营业线列车行驶过程中产生的侧向气动力对桥梁施工中架桥机全过程的受力状态的影响。研究结果表明：架桥机1号小车准备取梁时（施工阶段1）,主梁2的变形状态受到侧向气动力的影响较明显,变形最大值为4.5 mm;主梁1及主梁2在30～65 m区域内,应力均呈现近似对称分布状态;架桥机1号小车和2号小车准备落梁时（施工阶段2）,受到所吊装混凝土梁的影响,侧向气动力对架桥机2根主梁的变形状态均产生了一定的影响,最大差值分别为2.5 mm及3.6 mm;受到混凝土梁自重较大的影响,施工阶段2时侧向气动力对架桥机主梁变形影响较小,然而由于架桥机主梁应力最大值高达263.93 MPa,该阶段结构的安全系数较小,为了保证施工过程中的安全性,应对架梁施工全过程进行实时监控。     

大跨连续刚构桥0号块受力分析

根据圣维南原理采用Midas FEA有限元分析软件对某主跨为140 m的大跨径连续刚构梁桥的0号块进行了空间应力分析,分析工况取施工最大悬臂阶段及成桥运营阶段受力最不利状态,计算结果表明该桥满足施工期间及运营期间规范允许值,计算结果为设计提供一定依据,对同类桥梁0号块设计具有一定参考价值。     

基于蚂蚁算法的连续刚构桥顶推力优化

以大跨径高墩连续刚构桥为例,借助Midas Civil有限元软件建立模型,获取成桥25年墩顶水平位移、优化方程参数等数据,并对算法优化效果进行评价。程序算法以控制桥墩的最大拉应力、最大变形量与协同工作性能为指标,分析桥梁优化效果。研究结果表明:顶推力施工显著改善了桥墩变形;控制断面弯矩由无顶推力的13187.6kN·m减小至1198.9kN·m;复杂桥墩结构的刚构桥的最大拉应力控制断面不一定为墩顶或墩底断面;基于蚂蚁算法的方案可有效减小原设计的桥墩最大拉应力,使最大拉应力从2.19MPa减至1.58MPa;方案可有效控制成桥墩顶的水平变形量,在减小最大拉应力的同时,使总变形量由40.17cm减小至39.65cm。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥异步施工对比分析

为解决采用传统悬臂施工对跨径较大桥梁造成变形较大、施工进度较慢、难以保证施工安全的问题,结合波形钢腹板预应力混凝土(prestressed concrete, PC)组合梁自身特点,以某特大桥梁为工程背景,应采用异步浇筑快速施工方法,采用有限元分析软件MIDAS Civil建立全桥有限元模型,将全桥划分为75个施工阶段进行施工全过程模拟,对比分析异步施工法和传统悬臂施工法在各施工阶段的应力和变形。分析结果表明：采用异步施工成桥后,模型中跨根部截面混凝土应力分布较普通悬臂施工均匀,成桥状态较合理,结构整体性能较好;采用异步施工法的桥梁变形小于传统悬臂施工法,施工荷载分布更有利于控制桥梁线形。     

某独柱墩桥梁钢盖梁加固局部受力分析

为研究独柱墩桥梁钢盖梁加固的受力规律,以其独柱墩桥梁加固常用的钢盖梁为研究对象,使用ABAQUS建立了三维精细化有限元模型,分析了最不利偏载作用下主要承重板件的强度、刚度和稳定性。计算结果表明：在最不利偏载作用下,钢盖梁主要承重板件的强度、刚度和稳定性均满足要求,最大应力值为155.4 MPa,最大变形值为1.42 mm,一阶稳定系数为36.82。部分板件存在应力集中现象,可以通过调整板件间距或支座位置改善受力。     

施工通道门型转换法进入地铁车站施工力学研究

以重庆市轨道交通10号线红土地车站为依托,采用有限元数值模拟和监控量测相结合的方法,分析门型转换爬坡法施工对施工通道和地铁车站交叉段围岩及支护结构稳定性的影响。分析结果表明:门型转换法的施工对转换段隧道围岩的位移和应力有较大影响;交叉段围岩竖向位移为8.3~10.7 mm;围岩最大主应力为7.92 MPa(压应力),最小主应力为0.64 MPa(拉应力);支护结构最大主应力为21.40 MPa(压应力),最小主应力为6.30 MPa(拉应力),最小主应力超过混凝土的抗拉强度,在施工过程中应该给予足够的重视。     

浅谈钢波纹管涵施工工艺及经济性分析

结合广源高速公路钢波纹管涵工程施工,对钢波纹管涵施工工艺控制及主要技术要求进行了浅述,并对比分析了钢波纹管涵的经济性及特点,指出了该工程通过钢波纹管涵的施工,取得了良好的效果。     

正交异性钢桥面结构对铺装受力的影响及其优化

采用有限元方法建立一座正交异性钢桥面连续梁桥的全桥空间有限元模型;在桥面施加不利车辆荷载,分析桥面板厚度和U型加劲肋厚度等因素对桥面铺装层应力的影响。分析结果表明:横向最大拉应力对铺装层受拉开裂起控制作用;随着桥面板厚度和U肋厚度的增加,桥面铺装层所受的横向最大拉应力有所减小;顶板厚度从12 mm增加至20 mm,铺装层横向最大拉应力从0.62 MPa减小至0.52 MPa,降低16%;U肋厚度从6 mm增加至12 mm,铺装层横向最大拉应力从0.63 MPa减小至0.51 MPa,降低19%。顶板厚度变化和U肋厚度变化与铺装层受力变化均为非线性关系。     

“花瓣式”异形斜拉桥结构受力影响因素敏感性研究

为了减小"花瓣式"异形斜拉桥结构成桥状态结构受力和变形受施工误差的影响程度,以西安市富裕路沣河大桥为项目依托,通过分析容重、拉索弹模、拉索初张力、体系温度等影响因素变化对结构受力的敏感性程度,从而保证斜拉桥合理成桥状态与目标状态的精度要求。计算结果表明:体系温度、拉索力和结构容重对"花瓣式"异形斜拉桥成桥状态主梁挠度、主塔变形、拉索索力、拱脚及钢主梁截面应力影响较大,为敏感因素;拉索弹模对上述指标的影响程度较小,为非敏感因素;沣河大桥实际工程应用表明研究成果能够有效减小施工过程误差对成桥状态的影响程度,可为其他"花瓣式"异形斜拉桥在设计、施工中的结构敏感性研究提供有益参考。