矮塔斜拉桥施工过程非线性受力数值模拟探讨

运用有限元分析软件MIDAS/CIVIL对江珠荷麻溪大桥张拉预应力筋下一段梁浇筑中两个典型的荷载工况进行分析计算,对矮塔斜拉桥的主梁挠度和应力的非线性效应进行分析,结果表明:未进行挂索施工时,箱梁最大张拉应力出现在主梁顶部;随着挂索施工的推进,主梁顶部的应力值不断增大,并由主梁顶部向下,应力值不断增大;当实行浇筑合拢后,主梁拉索固定区出现最大应力;矮塔斜拉桥主梁挠度和应力受几何非线性效应表现出不同特性。几何非线性效应对挠度的影响程度由大到小依次为垂度效应-大位移效应-梁柱效应,此时线性效应对主梁挠度的影响远低于非线性效应的作用;在应力分析中,影响顶板应力的几何非线性因素由大到小为:梁柱效应-大位移效应-垂度效应,影响底板应力的几何非线性因素由大到小为:垂度效应-大位移效应-梁柱效应。     

考虑桩土作用的高墩大跨连续结构几何非线性效应分析

在迅速崛起的西部高原山区高墩大跨桥梁多以百米左右的高墩大跨连续刚构桥为主,其几何非线性问题变得越来越重要。为了研究桩土作用下该结构的几何非线性效应,以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,利用大型有限元软件进行了考虑桩土效应的几何非线性施工全过程模拟。对比分析了该类型桥梁在桩土作用下几何非线性效应对结构应力和位移在施工阶段及成桥后的影响程度,并研究了不同墩高情况下几何非线性效应对该类型桥梁的变形及结构内力的影响规律。分析结果表明:几何非线性效应对主梁断面顶、底板应力的影响随着悬臂长度的增加而逐渐增大;考虑比不考虑几何非线性效应的主梁竖向位移值小,且位移曲线平顺连续;几何非线性效应对主梁弯矩和主墩剪力影响较大,且剪力分布的非线性随墩身高度的增加而明显,呈先增大后减小的现象;几何非线性效应对边跨主梁弯矩的影响效应随墩高的增加而减小,对墩顶及中跨主梁弯矩的影响随墩高的增加而增大。为了更好地控制结构应力及线形,建议高墩大跨连续结构在设计及施工控制中应着重计入几何非线性效应的影响。     

非线性因素对超大跨度斜拉桥成桥内力的影响

随着斜拉桥跨径的不断增大,在设计和施工中必须考虑非线性因素对结构的影响。本文研究了非线性因素对超大跨度斜拉桥成桥时内力的影响,分析中同时考虑了拉索垂度效应、P Δ效应和大位移效应的影响。探讨了非线性因素对斜拉桥成桥时内力影响的机理,提出了减小超大跨度斜拉桥非线性影响的措施。     

斜拉-悬索协作体系桥结构计算程序编制及施工过程分析

根据协作体系的施工方法,同时考虑缆索自重垂度、大位移、初始内力和梁-柱效应等几何非线性的影响,编制了斜拉-悬索协作体系桥的非线性计算程序,并用实例验证了程序的可靠性。利用该程序计算、分析协作体系不同施工方法对成桥状态结构性能的影响,并对协作体系桥的施工提出建议。     

超大跨组合梁斜拉桥静力非线性影响研究

以主跨1 000 m组合桥面板组合梁斜拉桥试设计方案为背景,采用数值模拟手段,研究了不同的非线性效应对超大跨组合梁斜拉桥动静力性能的影响。采用修正拉索弹模、多段杆单元等手段来模拟拉索垂度效应,与是否考虑梁柱效应及大位移效应相组合,共计算了六种非线性计算分析工况。研究结果表明,对千米级组合桥面板组合梁斜拉桥,斜拉索垂度效应引起的活载非线性效应并不十分显著,引起的结构内力及位移非线性效应误差总体上在5%以内。三种几何非线性影响因素中,梁柱效应最大,大位移效应次之,而拉索垂度效应最小。考虑到几何非线性对结构动力特性有一定影响,总体上,结构振动频率减小,但对斜拉桥颤振临界风速直接相关的一阶扭转频率影响不大,影响幅度不超过2%。     

混合钢桁梁斜拉桥施工过程静力稳定影响因素分析

文中采用有限元数值计算方法,计算在横向静风荷载、整体温度效应或施工线形误差的影响下,某混合钢桁梁斜拉桥施工过程中线弹性稳定、几何非线性极值点稳定和双重非线性极值点稳定3种情况下的稳定安全系数和失稳模态。结果表明,横向静风荷载对后期施工阶段双重非线性稳定影响较大,随着主梁悬臂长度的增加,横向静风荷载引起的横桥向位移应引起重视;整体温度效应对施工过程稳定性影响很小;桥塔顺桥向倾斜施工线形误差对双重非线性稳定中以桥塔失稳为主的施工阶段影响很大,主梁竖平面内施工线形误差对施工过程稳定性基本无影响,主梁横桥向平面内施工线形误差对几何非线性极值点稳定中以主梁失稳为主的施工阶段影响较大。     

斜拉桥施工控制分析中线性与非线性影响分析

基于拖动系下梁单元的平衡方程，推导出了几何非线性切线刚度矩阵，指出文献「」１中的两个错误，并修正动坐标迭代格式。考虑大位移，梁柱效应和斜拉索垂度非线性因素，分析了各因素在斜拉桥施工控制分析各阶段的影响。     

万县长江大桥主拱圈混凝土浇筑路径变化的稳定性分析

在万县长江大桥主拱圈混凝土浇筑过程的施工路径调整中，考虑结构的非线性、构件极限承载力以及施工过程的位移和应力的叠加效应，按第二类稳定问题，探讨施工路径的变化对结构稳定性的影响。     

异型拱桥的几何非线性分析

异型拱桥由于造型独特其非线性行为规律较为复杂且难以掌握.利用自编程序分析了5座各具特点的异型拱桥的非线性行为规律,通过对比总结出以下结论:整体上,拱梁组合式蝶形拱桥中梁柱效应的影响最大,飞燕式系杆拱桥中大位移效应的影响最大,拱塔斜拉桥中索的垂度效应最为明显,而对于有推力的新月形拱桥,各非线性因素的影响均较小,可忽略不计;相对竖直索,斜索的垂度效应较为明显,且其索力受各非线性因素的影响均较大,计算时宜计入斜索的垂度效应并应对斜索索力进行非线性分析;对于仅承受荷载而不参与整体受力的桥面板和横梁,内力受非线性因素的影响很小,采用线性方法具有足够的精度,但计算位移时需计入大位移效应的影响.     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性与稳定性分析

大跨度拱桥在施工过程中体系不断变化﹑荷载逐步增加以及拱桥结构大位移等因素,必须考虑拱的变形影响和材料弹塑性影响。该文对大跨度钢管混凝土拱桥进行稳定性分析时,同时计入几何非线性和材料非线性的理论,考虑双重非线性影响。     

斜拉桥活载几何非线性分析

介绍了斜拉桥的活载几何非线性原理及方法，并对某座斜拉桥进行活载线性和几何非线性计算，分析初始几何刚度、拉索垂度效应以及大位移效应对几何非线性的影响，分析了构件刚度及边界约束条件对斜拉桥非线性的影响。分析表明，初始几何刚度对斜拉桥的几何非线性影响最为重要．当计人初始几何刚度矩阵影响，按活载线性影响线加载法所得结果与几何非线性方法结果基本相同。当初始几何刚度不变，仅仅改变结构刚度及约束条件，对斜拉桥的几何非线性影响非常小。     

纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应研究

地震作用下大跨斜拉桥梁端会发生很大位移,过大位移可能会导致主梁与引桥发生碰撞。针对地震作用下大跨斜拉桥伸缩缝处的碰撞现象,以一座大跨斜拉桥工程设计为例,采用非线性时程法研究了纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应对结构地震反应的影响规律。研究结果表明:碰撞效应不仅会产生很大的撞击力,而且可能使引桥地震力需求、引桥梁端位移、主引桥相对位移及引桥梁体搭接长度需求有较大增长,极易造成引桥的落梁或者破坏;但碰撞效应对主桥的地震需求影响较小。     

混凝土拱桥悬臂施工法超长扣锚索几何非线性的影响研究

在特定地质条件下进行大跨度混凝土拱桥施工时,有时不可避免采用超长扣锚索对结构进行临时支撑,使临时结构的几何非线性效应显著增大,导致传统线性分析方法可能产生较大误差。为了评估这种影响,本文以临崖深水区沙坨特大桥为依托,采用有限元法模拟其悬臂浇筑施工过程,分别建立了桁架单元和索单元模拟扣锚索的几何线性和非线性计算模型,对比了主拱圈轴向内力、竖向位移以及上下缘应力,结果表明:考虑几何非线性影响后,沙坨特大桥的主拱圈轴向内力、竖向位移、上下缘应力均有明显变化。在施工设计中应考虑其对主拱圈安全和线形的影响。     

地震动行波作用下大跨斜拉桥与引桥伸缩缝处碰撞效应研究

以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000Nonlinear有限元程序,考虑地震动行波效应以及主桥-引桥伸缩缝处碰撞效应的影响,建立了桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性动力时程分析法,分析了地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对结构地震响应的影响。研究结果表明,地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对引桥结构地震响应的影响较大,与一致激励下主桥-引桥碰撞效应相比,不仅会在伸缩缝处激起更大的撞击力,而且会使得两侧引桥梁端位移、主梁-过渡墩相对位移以及固定墩地震响应显著增大,更易导致引桥桥墩破坏或梁体落梁。     

大跨度悬索桥地震响应的几何非线性影响研究

为在大跨度悬索桥抗震分析中高效地评估几何非线性效应的影响,以虎门二桥坭洲水道桥(主跨1 688m的双塔钢箱梁悬索桥)为背景,提出一种简化计算方法,研究缆索应力刚化效应和结构大位移效应。首先考虑恒载状态下的几何非线性效应,采用ANSYS建立全桥成桥状态下的基准结构模型,继而建立3种动力模型,考察地震工况下不同几何非线性效应的新增影响,对比2种地震工况下的主梁跨中位移及塔底弯矩。结果表明,3种模型的主梁跨中位移及塔底弯矩结果接近,说明成桥后的大跨度悬索桥由恒载效应引起的几何非线性效应显著,而由地震作用引起的几何非线性效应并不显著。因此,可在成桥状态基准结构模型的基础上,直接开展后续地震响应分析而不必考虑地震作用引起的附加几何非线性影响,可有效提高大跨度悬索桥抗震分析的效率。     

静风效应和架设方法对悬索桥施工过程颤振稳定性的影响研究

悬索桥在施工过程的结构刚度比较小,空气静力作用产生的非线性效应以及桥面主梁架设方法都将对悬索桥施工过程的颤振稳定性产生重要的影响。运用大跨度桥梁颤振分析的三维非线性方法,分析宜昌长江大桥采用不同主梁架设方法时的颤振稳定性变化趋势,并探讨静风效应和主梁架设方法对悬索桥施工过程颤振稳定性影响的程度、机理和规律。     

钢管混凝土劲性骨架超高墩连续刚构桥施工阶段横向非线性变形分析

建立了劲性骨架钢管混凝土超高墩连续刚构桥施工过程的非线性有限元模型。计算了施工过程中含有曲线主梁的桥墩墩顶横向位移与最大悬臂状态桥墩墩顶横向位移。结果表明:几何非线性对于横向挠度影响明显,横向联系梁先于主梁施工有利于控制横向位移,提高整体刚度,减轻几何非线性的影响。     

大跨度混合梁斜拉桥几何非线性影响分析

针对大跨度混合梁斜拉桥,采用有限元方法,通过以带刚臂的两节点悬链线索元模拟拉索、引入梁元几何刚度矩阵以及采用CR列式法,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应等非线性因素,建立了混合梁斜拉桥非线性分析模型;将该模型应用于荆岳长江大桥,并与线性计算结果作比较,分析非线性因素对混合梁斜拉桥计算分析的影响。     

城市高架桥之高独柱墩横向位移探讨

结合城市高架高独柱墩顶部发生横向位移这一现象,对高独柱墩顶部横向荷载产生的原因进行初步分析,并应用三维非线性屈曲分析,阐述组合荷载所引起的大变形及混凝土徐变效应与墩顶横向位移之间的关系,提出了设计、施工类似结构时应注意的事项。     

Effect of Pounding at Expansion Joints of Long-span Triple-pylon Suspension Bridge on Seismic Response of the Structure

针对大跨桥梁在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象,以一座大跨3塔悬索桥为例,建立了考虑塔、墩弹塑性的空间非线性碰撞模型,采用非线性时程法研究了地震作用下伸缩缝处碰撞对结构地震响应的影响.分析结果表明:当引桥振动基本周期大于主桥位移控制振型周期时,碰撞可能使引桥墩底、主引桥相对位移及引桥梁体搭接长度响应地震增大,且随着主桥和引桥位移控制振型周期差异逐渐增大,碰撞效应总体上对主桥的地震响应影响较小.