混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

悬臂板滞后施工下脊骨箱梁空间受力行为研究

为探究悬臂板滞后施工下脊骨宽箱梁受力行为,以某全预应力混凝土部分斜拉桥为背景,建立考虑施工过程的实体有限元模型。通过杆系模型与实体模型的内力对比,验证实体模型的合理性,并分析了恒荷载作用下悬臂板滞后施工以及后浇带长度对脊骨宽箱梁内力的影响。研究发现:相比杆系模型,自重作用下实体模型计算的箱梁竖向弯矩基本相同,计算的箱梁顶底板最大纵向应力存在10%左右偏差;恒载作用下,悬臂板后浇施工可改善箱梁截面纵向应力,且横向应力不均匀性分布较小;随着后浇带宽度的增加,截面纵向应力分布不均匀性增加,但横向应力分布不均匀性有减小趋势。     

车身整体骨架强度与局部截面形状分析

根据实际研究课题的需要,在对典型豪华客车结构阐述的基础上,分析了基于国外成熟客车车型初期设计的合理性。提出了异型截面梁在全承载客车上的作用。并根据试验客车的实际结构和尺寸,准确地建立了杆系单元大客车车身骨架有限元计算模型,对车身骨架的强度和刚度进行了分析,得到了全杆系单元客车车身骨架模型的应力分布与整体变形结果。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究北大核心

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

水平双向地震作用下钢桥墩损伤区域长度研究

钢板局部失稳是典型的钢桥墩地震破坏形式之一，因此在进行结构地震反应分析时需要考虑钢板局部变形对计算结果的影响。为了研究钢桥墩结构的地震损伤特征并为建立合理的杆系-板壳混合单元模型提供依据，以矩形截面钢桥墩为对象，采用板壳有限元模型和修正双曲面滞回本构模型分析了结构在水平双向反复荷载作用下的破坏过程，讨论了加载路径对桥墩承载力、延性以及极限状态下局部变形特性的影响；通过结构参数分析拟合了钢桥墩地震损伤区域长度预测公式；通过全板壳单元模型和杆系-板壳混合单元模型的桥墩弹塑性地震反应分析结果对比，验证了损伤区域长度预测公式的适用性。结果表明：钢桥墩在单方向上的承载能力和延性特性与荷载作用路径有关，沿正方形加载时结构的延性最小，沿斜方向加载时结构的承载力最小；荷载作用路径对钢桥墩极限状态下的损伤区域长度影响不明显；矩形截面钢桥墩地震损伤区域长度主要与截面宽度及横隔板间距有关，根据这2个参数建立的钢桥墩地震损伤域区域长度预测公式能够正确反映结构在水平双向地震作用下发生局部失稳的范围。该公式可为钢桥墩地震损伤范围预测以及合理混合单元模型的建立提供参考依据，但预测结果偏于保守，精度仍有待于进一步提高。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

波形钢腹板矮塔斜拉桥整体稳定性分析

为了解波形钢腹板矮塔斜拉桥新型组合结构桥梁的整体稳定特性,以跨径(58+118+188+108)m的某波形钢腹板矮塔斜拉桥为背景,根据波形钢腹板箱梁的力学行为特点,利用MIDAS Civil软件建立该桥杆系单元模型,对比ANSYS软件建立的空间块体板壳组合单元模型的计算结果,验证了杆系单元模型的有效性,在此基础上采用杆系模型计算全桥的整体稳定性。计算结果表明:恒载是桥梁重要的失稳因素,引起的第1阶失稳模态为面内主墩屈曲失稳;风荷载单独作用引起的第1阶失稳模态主要是面内对称弯曲失稳和面内反对称弯曲失稳,稳定系数较大;桥梁的弹性稳定系数最小值为19.79;桥梁结构整体失稳模态接近于高墩连续刚构桥的失稳模态;考虑几何非线性后稳定系数最小值为19.4,桥梁结构稳定性满足桥梁设计规范要求,该桥在运营阶段不会发生失稳破坏。     

斜拉桥钻石型主塔承台受力分析研究

以吉安市新井冈山大桥工程为背景,对其主桥主塔承台分别建立梁单元杆系模型及三维实体有限元模型,对钻石型主塔倾斜式塔柱传力下的承台受力情况及桩基反力分配等问题进行了分析探讨,研究表明此类内倾塔柱下的整体式承台按梁式体系杆系模型计算有一定局限性。     

考虑节点柔度特征的客车骨架有限元分析模型

为改进传统客车骨架结构有限元分析中梁模型的缺陷,提出一种新的计算模型。这种模型中包括梁单元和用壳单元离散的节点单元,共同构成薄壁杆系计算模型,在一次计算中能提供节点设计所需要的节点细部应力分布特征,同时也提供梁截面设计所需要的截面内力。此外,还讨论如何应用新模型对客车骨架节点部位结构进行合理设计。     

高低塔不对称斜拉桥横向受力数值分析

高低塔不对称斜拉桥的横向受力是其结构分析的关键之一，对桥梁结构的安全性和耐久性有着重要意义。依托某高低塔不对称斜拉桥，分别建立了杆系模型和实体模型并对其横向受力进行了数值分析，研究了多个工况下结构的受力规律。同时，对比两种模型的计算结果，分析表明活载作用下两种模型应力相差0.5～2 MPa，人群荷载作用下基本一致，杆系模型较实体模型更为保守。     

基于平面梁格模型的异形连续梁桥结构分析与验证

为探究平面梁格模型应用于异形连续梁桥结构的合理性,以合肥市郎溪路15联主线桥梁为工程背景,采用Midas/Civil和ANSYS有限元软件分别建立平面梁格模型与实体单元精细化模型。以实体单元精细化模型的计算结果为准则,考虑自重与二期恒载作用,将两种模型的挠度与应力计算结果进行对比,来探讨平面梁格模型的合理性。研究结果表明:仅考虑自重与二期恒载作用,平面梁格模型与实体单元模型的误差随着横桥向中腹板向边腹板过渡而逐渐增大;整体挠度由连续梁边跨跨中处边腹板的竖向挠度控制设计,截面上缘应力由桥梁中腹板控制设计,截面下缘应力由桥梁边腹板控制设计;平面梁格模型的挠度与应力计算结果偏于安全。     

大跨度斜拉桥车桥耦合振动分析

采用多刚体结构模拟车辆,空间杆系单元模拟桥梁,建立车桥耦合动力系统.以东水门公轨两用斜拉桥为例,分别采用空间杆系单元模型与空间杆系-板混合单元模型分析了桥梁的自振特性.针对空间杆系单元模型,采用动力时称分析方法,计算了轻轨车和汽车以不同车速通过该桥时的车桥耦合空间振动响应,计算结果表明:两种模型的计算结果吻合较好,桥梁具有足够的竖向与横向刚度,车辆通过桥梁时的舒适性与安全性能满足要求,轻轨车和汽车同时过桥时存在着相互影响.     

矮塔斜拉桥箱形主梁空间应力分布研究

以一座33.0m宽的单索面矮塔斜拉桥为背景,索力为对象,研究了宽箱梁的空间应力分布,总结了其分布特征及影响其分布的因素.对基于平面杆系的设计理论,以此指导截面配筋,可使宽桥的截面应力更均匀.     

南京青奥景观桥钢与混凝土混合塔受力分析

南京青奥景观桥为主跨270 m的空间索面钢箱梁斜拉桥,采用向岸侧倾斜35°的椭圆形混合桥塔,在桥面以下两塔柱间设置一道钢横梁。受景观要求和设计洪水位限制,钢-混凝土结合面位置选择存在局限性,截面弯矩较轴力大,构造复杂。为确保桥塔受力合理,分别建立全桥空间杆系、全塔空间实体-板壳有限元计算模型,对比分析混合塔受力机理,研究结合段传力。研究表明,复杂混合结构可以建立考虑钢-混凝土相对滑移和接触的空间实体-板壳有限元模型,结合空间杆系进行计算分析;结果显示,该桥混合塔设计合理,造型优美。     

基于三维实体有限元方法的空心板简支梁整体力学性能研究

采用Abaqus对空心板梁桥上部结构进行整体力学性能分析,将分析结果与杆系有限元程序计算结果进行对比。结果表明,二者分析得到的空心板简支梁整体力学性能结果接近;验证了两种方法的正确性。进而对空心板梁桥上部结构的"三条腿"病害进行分析,研究"三条腿"病害对铰缝的应力影响。     

自锚式悬索桥地震反应有限元分析

以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,采用空间有限元程序ANSYS,对其进行了地震反应仿真计算。针对桥塔和桥墩为异形结构（贝壳状弧形壳体）,采用8节点实体单元模拟主塔和桥墩。通过迭代计算确定结构初始平衡状态并计入初应力对结构刚度的影响,建立了全桥精细有限元模型。分别对嵌固模型、考虑桩-土相互作用和考虑承台土压力这3种模型进行了不同地震波组合下的动力时程反应分析。计算结果表明：塔根截面的应力水平最高,是结构抗震的关键部位;墩和塔出现了局部应力集中的现象,应力集中的区域在截面突变处和截面的角点处;考虑承台土压力的影响,可以有效减小桩基础的应力;精细有限元模型可以较好地反映结构在地震作用下的易损部位。     

单塔自锚式悬索桥异形桥塔设计

为了表现九乔路单塔4跨自锚式悬索桥的艺术造型,提升城市区域景观,桥塔采用双耳瓷瓶轮廓异形结构。先从建筑和结构2方面阐述了该桥塔的设计,然后采用Midas Civil及Fea软件分别建立桥塔空间梁单元和实体单元有限元模型,对恒载、汽车荷载、温度梯度作用下的桥塔结构设计进行计算,并对2个有限元模型的计算结果进行对比分析。计算结果表明:1)桥塔截面尺寸合理,受力满足规范要求; 2)梁单元模型和实体单元模型整体计算结果比较一致,但在塔底等交接位置的局部应力计算结果相差较大,2种模型需要相互校核。     

帆型钢塔锚固区应力分析与构造优化设计

为研究帆型钢塔锚固区应力分布以及传力机理,以宁波滨海五路跨路中湾江桥(单索面独塔斜拉桥)为工程背景,基于有限元软件MIDAS FEA 3.6.0,采用等效板厚法,建立了钢塔GT8#节段全实体单元有限元模型,对主要受力板件应力分布、传力机理进行了分析。结果表明:钢锚箱各板件Von Mises应力均小于200 MPa,满足规范要求;钢锚箱承剪板与钢塔内外腹板连接处存在应力集中,但范围分布有限,应力扩散较快;通过对比水平钢拉杆三种不同的截面型式,确定了丰字形,既能满足受力需要,又简化了节点构造,降低了钢结构加工制造难度。通过分析不同翼缘伸入塔肢长度对锚固区应力分布的影响,提出了采用2倍钢拉杆高度为最优设计方案。     

斜拉桥扁平钢箱梁混合有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。文章利用六自由度的梁单元和壳单元模拟斜拉桥中不同位置扁平钢箱梁,形成混合有限元。利用该方法对某钢箱梁斜拉桥进行整体受力计算,得到钢箱梁各板件的应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性,并与常见的板壳有限元节段模型计算结果进行比较,验证了该方法的实用性与可靠性。