结构设计参数对大跨度叠合梁斜拉桥稳定性的影响

以主跨360 m的西固黄河大桥主桥为工程背景,通过有限元数值模拟计算结构在成桥工况的非线性稳定性能。改变斜拉桥结构设计参数如斜拉索初始缺陷、主梁钢结构强度、混凝土桥塔强度,研究其对斜拉桥非线性稳定性能的影响。研究结果表明:在成桥工况,斜拉索初始缺陷从1%增加至10%,稳定性安全系数下降了9.1%;桥塔混凝土强度从C40提高至C60时,稳定性安全系数提高了22.2%;主梁钢结构从Q345提高至Q420时,稳定性安全系数提高了8.9%。随着荷载倍数的增加,主塔混凝土强度越大,主梁钢结构强度越大,塔顶横向位移越小。     

基于可靠指标的桥梁结构稳定安全系数研究

桥梁相关规范规定,结构的第一类稳定安全系数不应小于4,但当第一类稳定安全系数取4时,能否保证结构在更可能出现的第二类失稳发生时的可靠指标达到目标可靠指标则值得研究。以钢筋混凝土受压构件为例,分别进行弹性和弹塑性稳定计算,取第一类稳定安全系数等于4,采用一次可靠度方法FORM得出第一类弹性失稳时的可靠指标,利用计算该可靠指标时的荷载效应和弹塑性临界荷载计算第二类弹塑性失稳时的可靠指标。结果表明:某些情况下,当第一类稳定安全系数取4时并不足以保证结构发生第二类失稳时的可靠指标达到目标可靠指标。文中还讨论了结构参数变化对结构第一类和第二类失稳时可靠指标及稳定安全系数的影响,得出第二类稳定安全系数和可靠指标的关系,并给出第二类稳定安全系数的取值建议。     

型钢混凝土框架桥顶板厚度及含钢率对顶板设计的影响

为研究型钢混凝土结构用于大跨度顶进框架桥是否能减少框架桥截面尺寸,减轻结构自重,结合实际工程案例,以框架桥顶板厚度和型钢含钢率为控制变量,分析框架桥在不同顶板厚度和含钢率条件下的最大挠度和截面内力,为型钢混凝土结构在框架桥的应用提供依据。分析结果表明:型钢混凝土框架桥顶板最大挠度随顶板厚度的增大而减小;截面承载能力随含钢率的增加而增大。在满足列车荷载要求的前提下,型钢混凝土框架桥顶板厚度比同跨度的钢筋混凝土框架桥有效减少。     

高铁隧道衬砌缺陷气动荷载影响研究

随着高铁列车运行速度的提高,气动荷载成为隧道结构重要的附加荷载,尤其是素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载将对衬砌安全有较大影响。针对素混凝土二次衬砌存在初始裂纹和厚度不足缺陷的情况,分别采用基于断裂力学的数值流形方法和基于荷载-结构模型有限元法,对2种衬砌缺陷在气动荷载作用下的影响开展研究。研究结果表明：隧道素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载对缺陷部位的耐久性和长期稳定性有很大影响;隧道衬砌存在裂纹时,在气动荷载作用下,裂纹尖端应力强度因子增大150%以上;衬砌厚度不足时,在气动荷载作用下,缺陷部位拉应力增大54%,衬砌处于“拉-压”循环受力状态。研究结果可为高铁隧道素混凝土结构的长期稳定性及耐久性设计提供参考。     

广州新光大桥主拱钢混凝土纵梁设计研究

广州新光大桥为新光快速路上跨越珠江的3跨连续刚架钢桁拱桥,其主拱桥面系采用钢混凝土组合结构。介绍桥面系的构造细节,讨论荷载横向分配系数的相关理论和实用计算方法,从而将桥面系空间结构转化为平面结构进行分析,重点介绍钢混凝土组合结构受力分析过程中的要点;并运用钢混凝土组合截面、换算单一材质钢截面两种计算模型进行分析对比。     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性整体稳定性研究

从非线性有限元的基本原理出发,以有限元软件Ansys为平台,采用计算模型详尽地对某桥施工阶段及运营阶段的线弹性及弹塑性稳定问题进行分析和计算,得到各种工况下第一类稳定安全系数、失稳模态及第二类稳定安全系数,并比较多种非线性因素下结构的稳定安全系数及各类非线性问题对稳定性的影响。     

新型大跨铁路应急钢桁梁稳定性研究

采用Ansys建立128 m新型大跨铁路应急钢桁梁的计算模型,系统分析不同工况和非线性因素作用下的结构稳定性,探讨列车荷载、风荷载、温度、初始缺陷、几何非线性和材料非线性等因素对结构稳定性的影响.结果表明:不同荷载组合形式和分布形式下,结构稳定系数和失稳模态不同,主力作用下最低线弹性稳定系数为8.093,失稳形式为局部...     

考虑初始几何缺陷的大跨度上承式钢管混凝土拱桥的非线性稳定研究

以主跨430 m的上承式钢管混凝土拱桥为研究对象,建立ANSYS空间有限元模型,对大桥进行非线性稳定性分析,研究了正、反对称偏心对大桥稳定性的影响,并分析了该桥6个关键工况的失稳形态。结果表明,正、反对称初始几何缺陷削弱了结构的刚度,增大了拱桥的初始附加弯矩,但各关键工况下的稳定系数均2,满足相应的规范要求。各工况下结构的失稳形态与自重荷载工况类似,均以面内失稳为主,主要原因是结构自重为主要荷载,其它荷载的作用效应均小于自重引起的荷载效应。初始几何缺陷虽不会改变结构的失稳模态,但会引起荷载的稳定系数变小,应当引起足够重视。     

悬臂施工阶段大跨径刚构桥稳定性的参数分析

针对悬臂施工阶段中大跨径预应力混凝土刚构桥的稳定性问题,依据弹性屈曲理论、挠度理论、弹塑性理论和压溃理论,计算和分析几何非线性、材料非线性、初始几何缺陷以及混凝土材料的压碎、开裂、骨料咬合效应等因素的影响;研究墩身偏斜度、施工荷载形式以及桥墩系梁刚度等参数对悬臂施工阶段大跨径预应力混凝土刚构桥稳定性的影响效应。分析和研究结果表明:混凝土材料的力学特性对大跨径预应力混凝土刚构桥在悬臂施工阶段中的稳定性有明显的影响;结构稳定系数随墩顶初始横向偏位的增加而呈分段二次曲线规律减小;桥墩系梁刚度与结构稳定系数的关系遵循指数曲线规律;非对称形式的施工荷载对悬臂施工阶段大跨径预应力混凝土刚构桥的稳定性更为不利。     

运营公路隧道病害对衬砌结构安全性的影响

针对常见的隧道混凝土材料劣化、衬砌厚度不足及背后脱空3类病害,基于荷载-结构平面分析模型,通过设置不同病害程度等级,分析运营公路隧道病害对衬砌结构的安全性影响规律.研究结果认为:(1)衬砌结构截面最小安全系数随混凝土材料劣化呈同比例线性下降,以发生劣化的局部位置最为显著;(2)衬砌结构厚度不足直接降低了结构截面刚度,欠...     

群钉连接装配式组合轨道梁受力特性研究

为促进钢-混凝土组合结构的工业化建造,实现钢构件和混凝土构件的工厂化预制、装配化施工,针对传统剪力钉均匀满铺建立的等效刚度理论不能反映群钉集中布置时组合结构受力特性的问题,以跨座式单轨交通为研究背景,设计制作群钉连接装配式钢-混凝土组合轨道梁,进行装配前的钢梁与装配后的组合梁固有频率、荷载-挠度曲线、截面应变曲线对比分...     

大跨度钢管混凝土劲性骨架箱形拱桥平转施工稳定性研究

大跨度转体拱桥为了实现自重轻,施工方便,往往转出的半跨桥体为开口薄壁板结构,导致桥梁整体在转动及二期荷载施加过程中的稳定问题显得较为突出。为改善其稳定性,半跨转体桥体采用带混凝土底板的小直径钢管混凝土劲性骨架即半跨钢混组合结构的箱形拱空间网架。以四川化成大桥(净跨150 m)为研究对象,建立有限元模型,并对其从施工到成桥过程中的不同阶段进行稳定性分析,找出了结构易发生失稳的薄弱环节,重点分析了二期混凝土浇筑顺序对结构稳定性的影响。通过有限元分析,给出了不同施工阶段的稳定安全系数,得出更安全的施工方案,同时对成桥阶段拱桥的稳定性进行了分析。     

波纹钢腹板PC组合箱梁抗弯性能的理论分析

波纹钢腹板箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,与传统混凝土腹板箱梁相比,其抗弯性能的研究中腹板的刚度可以不计.在满足"平截面假定"和"变形协调条件"的基础上,用能量变分法对波纹钢腹板PC组合箱梁的抗弯性能、波纹钢腹板的弯曲及轴向变形特性进行了理论分析,讨论了在跨中截面单点对称荷载作用下,上、下混凝土翼缘板的纵向正应力分布规律,并与试验结果进行比较,结果表明,采用能量变分法对波纹钢腹板组合箱梁进行理论分析是合理有效的.     

钢结构单层网壳整体稳定性分析设计

网壳设计中须全面考虑强度和稳定性两个方面，但理论及实践证明，网壳结构的设计通常受其稳定性控制。单层网壳结构稳定分析的目的是计算网壳结构的临界载荷，分析网壳结构对初始缺陷的敏感性，从而提出合理的安全系数和设计临界载荷。     

预应力混凝土先简支后连续梁静、动力试验研究

通过1∶5预应力混凝土先简支后连续模型试验梁的弹性试验、开裂破坏试验及动力试验,分析研究该类结构的工艺特点、结构受力变形特征、湿接缝截面的抗裂性、开裂区域裂缝分布和发展规律以及结构极限承载力。试验结果表明:结构在正常使用荷载作用下完全处于弹性工作状态,具有足够的开裂安全系数和强度安全系数。     

圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱工作机理的研究

利用有限元软件ABAQUS建模,计算了圆钢管混凝土受不等端弯矩偏压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算结果与试验结果符合良好.在验证了有限元软件对此类构件模拟的正确性基础上,对此类构件的工作机理进行了分析,并考察了端弯矩比、偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能的影响规律.研究表明,端弯矩比对构件受力性能有显著影响;偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对构件的影响与其对等端弯矩偏压柱的影响类似.     

组合梁斜拉桥稳定性影响因素研究

研究了桥面板剪力滞效应对结构极限承栽力的影响,计算结果显示某些阶段安全系数出现大幅下降,最大变化已达到42.4%;针对组合梁斜拉桥钢主梁(工字形加劲截面)横桥向抗弯刚度较小,桥面板还未安装时容易在横桥向发生局部失稳的现象,研究了钢主梁局部失稳对组合梁斜拉桥全过程的整体稳定性的影响,计算结果显示考虑局部失稳后结构的弹性稳定安全系数在某些阶段出现大幅下降,最大变化已达到24.0%.     

二阶弯矩对钢-混凝土组合梁变形的影响

推导了任意边界条件下承受轴力及横向荷载的钢-混凝土组合梁的耦合变形微分方程,对组合梁的变形挠度进行了理论分析,研究了混凝土板与钢梁介面滑移的影响,同时探讨了因轴力而产生的二阶弯矩(p-δ弯矩)对组合梁变形的影响,可为钢-混凝土组合结构稳定性及极限承载力研究提供理论基础。     

高速铁路隧道接触网混凝土工作性能分析

接触网轨槽的预安装方式、锚固材质、锚固区混凝土受力性态影响高铁隧道运营安全。以兰新铁路第二双线高速铁路隧道内接触网布置形式为例,计算分析了隧道内接触网荷载,对接触网预埋滑道轨槽和锚钉受力状态进行有限元分析,对衬砌混凝土基材截面受力及安全性进行评估。通过《混凝土结构后锚固技术规程》对各项强度指标的检算表明,高速铁路接触网安装对隧道二衬结构(素混凝土)安全性无重大影响;为保障混凝土有一定的强度承担锚栓传递的接触网荷载,必须强制执行混凝土强度等级不小于 C20,亦不宜大于 C40的规定;为提高主体结构整体安全性,基材内应配置必要构造钢筋。     

波纹钢腹板连续组合箱梁静载试验研究

波纹钢腹板组合箱梁对混凝土和钢材和的受力特点进行了综合利用,具有明显的优势,已在铁路上投入到实际应用中。在波纹钢腹板连续组合箱梁静载试验的基础上,对波纹钢腹板连续组合箱梁的结构受力性能进行了深入研究。研究结果表明:波纹钢腹板连续组合箱梁的边跨梁的变形具有滞后现象,中跨弯曲变形随荷载的增加呈线性增加。试验梁各观测截面测点纵向应变符合"拟平截面假定"。随着荷载等级的增加,试验梁的体外预应力增量呈线性增加,变化趋势与中跨跨中挠度趋势相似。试验梁中跨观测截面界面剪切滑移值基本相同,中跨1/4截面剪切滑移值大于中跨跨中截面,且中支座截面剪切滑移值接近于零。研究结果可为波形刚腹板连续组合箱梁的工程应用提供技术参考。