不同断面线形波纹钢管涵结构力学性能研究

采用ANSYS有限元分析软件,建立二维平面应变有限元模型,选择等跨径圆形截面和管拱形截面管涵,对二者在不同填土高度下的力学性能特点进行了对比研究。首先通过有限元数值模拟值与试验模型实测值进行对比,验证了有限元模型的合理性;进而通过有限元模型计算,对圆形截面和管拱形截面管涵施工过程中随填土高度的增加管涵变形、应力和土压力的变化情况进行比较分析,得到了两种截面形式的管涵在变形和内力方面的一般性规律:两种截面形式的管涵在施工过程中的变形和内力变化趋势基本一致,管拱在填土超过管顶后的变形变化比圆管显著,竖直土压力略小,而由于起拱效应的影响,管顶以上填土1.1 m左右时,圆管截面最大应力略大于管拱截面最大应力。     

桥梁顶升施工墩柱不同步效应影响分析研究

以某三跨预应力混凝土连续梁结构调坡顶升施工为工程背景研究桥梁顶升墩柱之间不同步性位移差的力学性能和其性能控制方法。首先,采用梁格模型与参数化分析方法对比了仅不同墩柱之间在较大的顶升位移差以及同时考虑横桥向顶升位移差对主体结构的影响,准确地评估了顶升墩柱不同步性对桥梁受力的影响,并基于结构应力提出3个位移量级,从而提出基于位移差的性能控制量化分析。其次,基于主梁抗裂安全控制提出采用不同墩柱位移差衡量顶升施工的质量和对结构受力性能的影响,为快速判断顶升施工安全性提供参考思路。最后,通过实例工程实施及相关监测数据验证本文不同步性位移量级性能控制方法,为类似工程提供参考。     

大跨高填方钢波纹管涵质量控制措施分析

钢波纹管涵的最终受力状态不仅与管涵结构设计参数及回填土特性有关,施工措施对结构受力影响较大,为进一步确保结构安全性,采用有限元方法探讨了管内对拉钢索、管顶铺设EPS板对钢波纹管涵施工质量的控制效果。结果表明,管内对拉钢索能有效控制管涵变形,铺设EPS板后管顶土压力仅为管顶上方土体重量的46.85%,质量控制措施效果显著。     

大跨度斜拉桥主塔横撑关键截面受力分析

以某大跨度斜拉桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立模型,对设置横撑时主塔关键截面进行受力计算,分析主塔关键截面的应力与位移变化,研究大跨度斜拉桥主塔结构在施工荷载作用下的受力性能和变形。计算结果表明,横撑设置可有效减小主塔的位移,且应力符合规范要求,具有优越的受力性能。     

沟埋式公路钢波纹管涵力学性能分析与测试

为了对钢波纹管涵的力学性能进行研究分析,通过现场测试和有限元分析研究了沟埋式公路钢波纹管涵的受力性能,并分析了地基弹性模量、填土高度、波纹管参数对钢波纹管涵变形和土压力的影响。结果表明:施工填土初期管涵先产生竖向拱起,回填至管顶后竖向变形开始减小;随着填土高度增加,土压力变大,且管顶土压力最大;有限元分析所得结果与现场试验数据相吻合,表明建立的有限元模型在精度上能够满足工程要求。     

地铁隧道衬砌施工力学行为的数值模拟

地表沉降和隧道衬砌有着极大的关系。为了更好的了解隧道衬砌对地表变形的影响以及其受力状态,采用有限元法,运用ABAQUS有限元分析软件分别对有、无衬砌时地表位移的变化以及衬砌的应力、变形进行了分析,通过两种情况的对比,得出衬砌有效地减小了地表沉降和水平位移,大大缩小了开挖面对土体的影响范围。由于土的作用,使衬砌主要承受压应力,其两侧拱腰处应力最大。     

平接缝预制块拱形骨架护坡应力位移监测研究

依托垄茶高速公路工程边坡拱形骨架护坡试验段,对平接缝预制块拱形骨架护坡结构进行现场应力与位移监测,并与其数值模型分析结果进行比对,探讨平接缝预制块拱形骨架护坡结构的受力机理。现场试验段监测数据分析结果表明,平接缝预制块拱形骨架护坡结构随使用时间的增加:各监测点的应力、位移持续增加,直至趋于稳定;不同点位应力、位移变化规律基本一致。现场试验段监测数据与数值分析结果共同表明:平接缝预制块拱形骨架护坡结构各拱圈的拱脚处为受力不利点位;上排拱圈上点的应力小于下排拱圈上对应点应力;上排拱圈上点的位移大于下排拱圈上对应点的位移;在同一拱柱坡线上,点位竖向位移与离坡顶斜距呈非线性减少,坡顶竖向位移最大。     

软岩隧道横洞施工对主洞衬砌结构影响分析

针对隧道中先浇筑主洞衬砌结构后进行横洞开挖的施工工序中横洞施工对主洞衬砌结构形变破坏的影响,以某软岩隧道为工程依托,通过隧道衬砌应力监测、初支结构形变监测以及横洞施工时主洞衬砌结构形变破坏的监测,对深埋软岩隧道横洞施工对主洞衬砌结构形变破坏影响进行了研究与分析。研究表明,隧道交叉段围岩形变量较大,围岩形变速率较大,最大水平收敛位移达到537mm。最大拱顶下沉值达到346.1mm,围岩形变速率平均值达到9.93mm/d;依托工程隧道衬砌为主要受力结构,受力随着时间呈逐渐增大趋势。局部位置处形成应力集中区,应力值达到1.13 MPa和1.03 MPa。衬砌混凝土在左拱脚与右拱腰位置处呈现受压状态,最大压应力值为0.889 MPa。拱顶呈受拉状态,最大拉应力值为6.45 MPa。深埋软岩隧道中的横洞施工对主洞衬砌结构的形变破损有着较为严重的影响,影响范围达到140m。在此软岩隧道中不宜采用先浇筑主洞衬砌结构后对横洞进行爆破开挖的施工工法。     

半圆形套箍盖梁施工平台的设计与计算

为了分析桥墩半圆形套箍盖梁施工平台结构的受力特性,采用SAP2000有限元软件分析了具有五榀支架的半圆形套箍盖梁施工平台结构的节点最大位移、结构最大应力、结构稳定性、最大扭转角、支点销棒及半圆形套箍的受力特点,得出具有五榀支架的半圆形套箍支架结构的变形、强度、刚度及稳定性都在允许范围内。     

大直径波纹钢管涵与普通钢管涵力学性能对比研究

为揭示大直径金属波纹管涵与普通钢管涵受力性能的差异性,定量分析其力学性能,采用FLAC3D软件对跨径10.0m的两种管涵进行数值模拟,分别计算其在不同的填土高度下的力学参数并绘制关系曲线.研究发现:(1)对比"土柱法"和"加拿大CHBDC"中土压力计算方法可知,填土较低时(≤1.5m)土柱法较为适用,随着填土高度增加(＞1.5 m)涵洞通过形变获得被动土压力,从而将荷载转换为环向应力,则CHBDC法更适合涵洞的计算;(2)波纹钢管涵的最大沉降、最大横向位移、最大横向应力、最大竖向应力分别为普通钢管涵的79.37％、58.82％、73.52％、108.70％,除最大竖向应力相近外其余3项指标均明显偏小;(3)计算所得涵洞最大应力均远低于钢材屈服极限,因此在设计时应将沉降和横向位移作为主要控制因素.研究成果对高寒地区波纹钢管涵的应用具有一定的指导意义.     

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。     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。     

带箱内斜撑矮塔斜拉桥施工过程受力性能分析

为研究主梁为横向弯曲十竖向弯曲模式的矮塔斜拉桥在施工过程中的受力性能,以孟加拉新沙哈·阿曼纳特大桥主桥为背景,利用有限元软件对该桥施工过程进行模拟计算.分别计算了施工预拱度、施工过程主体结构的整体受力性能、挂篮荷载作用下主梁结构的局部受力性能及主梁双悬臂状态下的箱梁结构屈曲稳定性,并结合国内规范和美国AASHTO规范各自不同要求进行安全性分析.分析结果表明,桥梁各构件施工过程整体应力水平和最大双悬臂状态下的主体结构屈曲稳定性满足规范要求,各项受力性能指标基本满足结构安全性要求,部分区域局部应力偏大,应采取特殊施工工艺措施解决.     

预应力混凝土连续梁桥拆桥施工受力特性研究

为研究预应力混凝土连续梁桥逆顺序切割拆桥施工中桥跨结构的受力特性,通过对实桥从建设、运营和拆除全过程的有限计算模拟,拆桥施工时对桥跨结构关注点的位移、应力实时监控,研究拆桥施工时桥跨结构的受力特性。研究结果表明:在拆桥施工中有限元模拟计算的各测点应力和位移与实测值基本吻合,主梁应力远小于限值,桥跨结构是安全的;拆桥施工时主梁向上的竖向位移会减小甚至松动主梁的临时约束,影响桥跨结构的稳定性,施工过程中为确保施工安全要注意检查并及时加固梁墩的临时支撑;拆桥施工中对称的桥跨结构,边、中跨的位移、应力均不相同。     

基于卸载效应的软岩隧道开挖方案优化分析

为了得到软岩隧道较为合理的开挖施工方案,以某公路隧道软岩隧段为研究对象,借助FLAC3D,对该隧段在不同卸载条件下的开挖方案进行了数值模拟,研究了在不同卸载条件下该隧道软岩段围岩的应力应变特征,并与现场监测结果进行了对比验证。结果表明:开挖卸载过程中,卸载顺序对围岩的受力变形具有明显的影响,开挖卸载面附近形成一个应力降低区,最大挤出位移集中在掌子面或核心土的中心区域,三台阶预留核心土开挖方法最大竖向位移和最大围岩压力均较其它四种开挖卸载方法要小。综合考虑围岩应力、竖向位移、掌子面挤出位移对围岩稳定性的影响以及施工便利,较为合理的开挖方案为三台阶开挖方法。现场监测验证了数值分析的可靠性和三台阶开挖方法的合理性。     

大跨连续刚构桥施工阶段地震响应分析

为了研究大跨度连续刚构桥施工阶段桩-土效应对地震响应的影响,以赤水河大桥为例建立考虑桩-土效应和不考虑桩-土效应的两种MIDAS有限元模型,分别采用响应谱法和动态时程分析法对施工过程中最大悬臂端进行地震响应分析,通过对最大悬臂端位移、加速度及墩梁刚接处和墩底的弯矩、剪力的对比分析,得知考虑桩-土效应时,桥梁整体刚度下降,结构变柔,桩-土效应影响桥梁的某种动力特性;桥梁最大悬臂端位移、加速度及墩梁刚接处和墩底弯矩、剪力随着激励方向不同产生不同的变化。     

不同预制方式下大跨度组合梁桥受力性能分析

为了明确整体预制大跨度π形钢混组合梁与分离预制组合梁的受力性能,结合实际工程,采用板壳-实体有限元方法,计算了两种大跨度组合梁受力性能。计算结果表明：在成桥阶段整体预制组合梁的钢梁应力比分离预制组合梁的小很多,两种组合梁钢梁上缘的最大压应力分别为84.3 MPa和229.0 MPa,下缘的拉应力分别为167.3 MPa和196.0 MPa,两种组合梁中支点处混凝土上缘应力基本相同。钢梁在成桥十年时,两种组合梁钢梁上缘的最大拉应力增量分别为88.1 MPa和-4.0 MPa。整体预制组合梁的混凝土最大拉应力为分离预制组合梁的0.67倍。另外,在施工效率和施工质量方面,山区建造大跨度组合梁桥采用整体预制方式具有明显的优势。     

加筋土挡墙合理布筋方式数值模拟分析

加筋土挡墙具有良好的抗变形能力和抗震性能,同时兼具施工简便、造价低廉等优点,在实际工程中得到了较为广泛的应用。加筋土挡墙拉筋布置方式对其稳定性有重要影响,本文采用数值软件FLAC3D建立了数值分析模型,对不同工况下加筋土挡墙的土中应力、墙面位移和潜在破裂面进行了对比分析,结果表明:土中最大竖向应力随加载量的增加呈线性增大,最大侧向应力随加载量的增大呈非线性增大;墙面水平位移呈S形;筋条潜在断裂面接近朗肯破裂面。     

大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

面向软弱围岩大断面隧道开挖的超前支护技术研究

以国内某一在建软弱围岩隧道为研究对象,提出了一种基于软弱围岩隧道的管棚注浆超前支护。通过建立模型对管棚注浆超前支护在隧道围岩加固中的作用效果和影响因素进行了分析。研究结果表明:隧道围岩在自重作用下沿纵向产生最大初始位移量,而水平、竖直向的初始位移量相对较小;在隧道整体施工过程中,随着隧道施工步序的推进,锚杆拉应力在一个小范围波动,并未出现较大幅度的突增和下降,采用管棚注浆超前支护能够有效的控制隧道围岩的竖向位移量,提高了锚杆的均匀受力性,有效控制喷混层拱顶应力集中现象,优化了拱顶部的受力状态。但管棚注浆超前支护对超前核心土作用在掌子面的挤压变形控制效果较差;且由于管棚加固自重作用,增加了拱脚处受力。