大跨度公铁两用斜拉桥板桁主梁受力特性研究

为研究大跨度公铁两用斜拉桥板桁主梁整体受力性能和铁路桥面系局部受力性能,以(84+196+532+196+84)m平潭海峡公铁两用大桥主桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥和不同节段长度主梁的三维板桁结构精细化有限元模型,对板桁主梁的整体刚度和桥面板局部刚度进行计算,并对比分析铁路桥面系构件参数(板桁连接方式、桥面板厚度、横梁刚度、纵梁及U肋厚度)对主梁刚度的影响。分析结果表明,板桁主梁中横梁位置处钢轨的竖向线刚度较大,两横梁之间竖向线刚度较小,钢轨的竖向线刚度沿纵向周期性波动。铁路桥面板厚度对桥梁整体扭转刚度影响明显,铁路桥面板局部刚度与横梁、纵梁和U肋密切相关。     

安庆长江铁路大桥主桥桥面系受力分析

安庆长江铁路大桥主桥为主跨580 m的六跨连续钢桁梁斜拉桥,桥面系采用正交异性钢桥面系。为验证该桥整体桥面系结构受力是否合理以及能否有效参与主桁结构的共同受力,采用有限元分析程序ANSYS分别建立3号桥塔支座附近E17～E23六个节间和中跨跨中E37～E43六个节间的钢桁梁节段模型,对桥面系中纵梁、横梁及横肋、桥面顶板的应力进行分析。分析结果表明:在设计荷载作用下,桥面系中纵梁、横梁、桥面顶板的应力水平均满足规范要求;桥面系受力横向分配比较均匀,结构整体刚度好;同一主桁断面处桥面顶板和纵梁的纵向应力分布较均匀,桥面系结构能有效参与主桁共同受力。     

九江长江大桥主桥公路桥改造设计

针对九江长江大桥主桥公路桥存在的两方面问题(原设计标准低于现在的运营要求;桥面系结构出现的病害使整个结构存在安全隐患且影响结构的耐久性),分析病害原因并进行结构检测评估,在此基础上提出加固改造方案。在不改变原有结构受力体系的前提下,采用较轻的正交异性钢桥面板整体更换原公路桥面系,所有纵向构件全联连续,取消原桥一联中间设置的小型伸缩缝;将原横梁加劲板的上、下两端分别与横梁的上、下翼缘固定,同时在原加劲板两侧增设加劲板改善支座附近横梁腹板的受力状况;对原公路托架采取安装新增构件和更换部分节点板及杆件的措施进行加固。改造方案提升了公路桥的技术标准,并且修复了存在的病害。     

公轨双层斜拉桥局部应力状态及结构优化设计研究

为优化公轨双层斜拉桥的构造设计,以东水门长江大桥为研究背景,取主桥跨中区域(约112m)建立有限元模型进行仿真模拟,该模型对桥梁各类构件的实际构造特征和截面尺寸进行了精细化模拟。基于数值模拟结果,分析了桥梁结构及局部构件的应力状态,并针对加劲肋、横梁对桥梁的变形控制和桥面应力的影响进行了参数化分析。结果表明:腹杆是上下层桥面惟一的传力构件,上下层桥面板的峰值应力主要出现在腹杆与弦杆节点处,建议考虑增大节点板厚度、转角采用圆曲线过渡或局部加固,以减小局部应力集中;加劲肋的间距变化对桥面应力及局部变形影响较大,间距宜控制在0.35~0.7m,否则将导致应力分布的改变及较大的局部凹陷;横梁的分布对桥梁变形控制及应力分布等至关重要,建议类似桥梁横梁间距控制在3m左右,在弦杆节点处设大横梁,节间设置小横梁。     

飞云江五桥施工阶段桥面系局部计算分析

以浙江瑞安市飞云江五桥为背景,根据圣维南原理,比较不同长度梁段的计算结果,选定4个梁段进行计算分析,采用大型有限元软件MIDAS FEA建立飞云江五桥4个梁段板单元模型,模型包含桥面板及其加劲肋、纵梁、横梁、横肋、吊杆及系杆等构件,进行施工阶段桥面吊机荷载作用下的受力计算,得出结构的位移和详细应力分布情况及稳定模态,以指导结构设计和施工安全。     

中山香山大桥主桥主梁结构设计

中山香山大桥主桥为双层钢桁梁公路斜拉桥,跨径布置为(136+312+880+312+136) m。桥塔采用人字形混凝土塔,下设整体式钻孔灌注桩;斜拉索采用?7 mm高强度锌-铝合金镀层平行钢丝索;约束体系采用带纵向阻尼器的半飘浮体系。主梁采用2片N形主桁的钢桁梁结构,桁宽42.2 m,标准梁段桁高2.8 m。上、下弦杆和腹杆均采用带加劲肋的箱形截面,横梁均采用鱼腹式。边跨187.2 m范围内下层桥面采用混凝土桥面板起压重作用,其余上、下层桥面板均采用正交异性钢桥面板。下层纵向钢-混结合段位于辅助墩往跨中第4个节段,距辅助墩51.2 m,设置承压板、支撑加劲肋、预应力钢束、剪力钉和PBL板;横向钢-混结合段位于下层行车道两侧钢桥面板和混凝土桥面板之间(距下弦杆2.2 m处),设置剪力钉、PBL板和1.3 m宽UHPC后浇段。采用有限元软件进行全桥整体受力分析及桥面板局部分析,结果表明：结构满足规范要求。主梁采用大节段整体吊装施工,标准吊装节段长度为25.6 m,节段间除钢桥面板和弦杆顶板采用焊接外,其余均采用高强度螺栓连接。     

单索面公轨双层斜拉桥传力机理及稳定性分析

与传统斜拉桥的双索面传力方式不同,单索面中锚式斜拉桥仅通过中央拉索将桥梁自重及桥面上荷载传递到桥塔。为研究该单索面斜拉桥的稳定性及受力特性,以东水门双塔三跨式斜拉桥为研究背景,建立了全桥三维有限元数值模型。该模型充分了考虑上下层桥面板之间、桁梁节段之间的相互作用关系以及纵梁、横梁及加劲肋对上下桥面板的加固效应。计算结果针对桥面系统的整体变形、应力分布及应力传递机理等展开分析,并重点分析了偏载作用下结构的变形模式及应力变化特征。研究结果表明,索塔及拉索的位置分布对桥梁结构整体变形及应力分布影响较大,上桥面拉索力向桥面两侧均匀传递;此外,跨中结构在偏载活载作用下主要发生横向偏转及扭转变形。     

不同桥面结构体系公路简支钢桁梁桥受力性能研究

传统的公路简支钢桁梁桥具有宽幅、大跨的特点,常采用纵横梁桥面结构体系。纵横梁体系中,主桁受力变形会引起桥面系的变形,进而引起横梁产生面外弯矩;而在密布横梁体系中,则通过取消小纵梁的设置,来降低主桁与桥面系的共同作用。以苏州吴淞江大桥主桥为依托,对纵横梁混凝土桥面体系和密布横梁混凝土桥面体系的受力性能进行了研究,通过参数分析对比了不同桁宽桥梁在两种体系下的横梁和桥面板受力情况、桥面板裂缝宽度及用钢量。研究表明,密布横梁体系下的横梁跨中面内弯矩大幅降低;横梁端部水平剪力显著减小,水平向挠度很小;混凝土桥面板受力明显大于纵横梁体系的桥面板,最不利位置位于端部桥面板的两侧边缘处。     

钢桥面系统各项参数敏感性分析

大跨径钢桥桥面系统一般由钢箱梁盖板、纵向加劲肋，横隔板以及沥青铺装层组成，在车辆荷载作用下，铺装层的受力状态相当复杂。作为沥青铺装层的支承体系，钢桥面板体系的结构特性与结构刚度是影响铺装层受力的主要因素，因此就可以通过改变桥各项参数来分析桥面系统刚度的改变对铺装层受力的影响程度。本文利用有限各分析方法，对影响桥面系刚度的各项参数进行分析，揭示了钢桥面沥青铺装层受力大小与桥面系统各项参数的内在联系。     

混合梁自锚式悬索桥钢梁加劲过渡段传力机理研究

为研究混合梁钢梁加劲过渡段受力特性,以某独塔混合梁自锚式悬索桥为研究对象,选取包含钢梁加劲过渡段在内的主梁节段,运用大型通用有限元软件ANSYS建立"实-壳"混合有限元模型,并对其进行局部仿真分析。仿真结果表明,在最不利负弯矩工况下,钢梁加劲过渡段各板件的Mises应力最大约为90 MPa,横梁连接区域各板基本不参与受力。在此基础上,对4种不同钢梁过渡段加劲构造的交界处进行应力集中程度分析,仿真结果表明,"U肋内嵌T肋"构造的交界处应力集中程度最大,"混合加肋"构造的交界处应力集中程度最小。     

混合梁自锚式悬索桥钢梁加劲过渡段传力机理研究

为研究混合梁钢梁加劲过渡段受力特性,以某独塔混合梁自锚式悬索桥为研究对象,选取包含钢梁加劲过渡段在内的主梁节段,运用大型通用有限元软件Ansys建立"实-壳"混合有限元模型,并对其进行局部仿真分析。结果表明:在最不利负弯矩工况下,钢梁加劲过渡段各板件的Mises应力最大约为90 MPa,横梁连接区域各板基本不参与受力。在此基础上,对4种不同钢梁过渡段加劲构造的交界处进行应力集中程度分析,结果表明:"U肋内嵌T肋"构造的交界处应力集中程度最大,"混合加肋"构造的交界处应力集中程度最小。     

钢-UHPC 组合桥面板构造参数研究

以某高速公路跨航道大桥为背景工程,着眼于钢-UHPC组合桥面板参与第一体系受力的关键参数,采用有限元分析软件ANSYS建立全断面节段模型,重点对比钢板和UHPC板厚度的影响、不同加劲肋形式的影响、不同加劲肋间距的影响和箱室中部不同剪力钉间距的影响,为组合桥面板设计优化提供方向。     

中承式钢管混凝土拱桥静载试验分析

文章以一座运营13年的中承式钢管混凝土拱桥为背景工程,开展了实桥静载试验,不仅进行了针对钢管混凝土拱肋承载力的静载试验,还进行了针对吊杆、横梁、桥面板受力状况的静载试验。建立有限元模型对该桥各主要构件的静力性能进行了分析和讨论。研究结果表明,该桥钢管混凝土拱肋受力基本正常,但刚度有所削弱,拱脚处应力规律较差;横梁受力状态已超出设计能力;桥面板局部受力较大。试验方法和研究数据可对今后类似桥梁的设计与施工提供借鉴。     

马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥钢箱梁设计特色

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为三塔两跨悬索桥,其主梁采用钢箱梁结构.根据结构受力合理、施工方便、节省材料等原则设计了钢箱梁.横隔板采用空腹桁架式结构,既满足结构受力要求,又可减轻结构重量、便于施工;在中塔位置采用下横梁与钢箱梁不等高的固结设计,使下横梁内力及钢箱梁应力满足设计要求;塔梁固结设计增大了钢箱梁的竖向刚度,减小了中塔顶主缆的不平衡水平力;在标准节段与塔梁固结段设置变高段使塔梁固结位置应力传递匀顺;将锚拉板与钢箱梁内纵腹板连为一体并伸出钢箱梁顶板,桥面荷载直接通过纵向腹板及横隔板耳板传给吊索,避免了设置复杂的吊索锚固加劲构造及吊索锚固耳板与桥面板间直接承受拉力的焊缝.     

钢-混凝土工字组合梁桥力学性能的数值分析

以某钢-混凝土工字组合梁桥为工程背景,通过ANSYS有限元软件建立全桥数值模型,研究了该结构体系在二期铺装荷载和汽车荷载作用下的受力性能。研究表明:混凝土桥面板在支座位置处因受到负弯矩作用而产生较大的主拉应力;二期铺装荷载作用下混凝土桥面板横向应力对主拉应力的贡献较小,而汽车荷载作用下的桥面板横向应力不容忽略;两种工况下工字钢主梁的等效应力普遍较低,具备较高的安全储备;除局部产生应力集中外,桁架式横梁、加筋肋等构造构件的应力水平较低,有待于进一步的优化设计研究。     

沪通长江大桥主航道桥受力特征研究

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面钢桁梁公铁两用斜拉桥,为验证该桥受力的合理性,分别建立该桥整体、局部精细化有限元模型,对其合理成桥状态、静活载效应、最不利荷载组合下主桁结构受力特征、桥面系受力特征等展开研究。结果表明:列车活载效应按无限长加载较有限长增加约10%,主桁上弦强度和稳定控制区域为辅助跨跨中附近位置,下弦为辅助墩和桥塔位置。中-活载集中力作用下,铁路桥面系应力由大到小依次为顶板、横梁、U肋、纵梁和底板。汽车活载作用下,公路桥面系桥面板与U肋连接焊缝处存在较明显应力集中,但量值不大;比较不同弧形缺口型式的活载应力水平,表明该桥弧形缺口形状设计较合理。     

UHPC-钢组合桥面板结构设计分析

以某全互通立交为工程背景，匝道曲线段采用钢-UHPC组合连续梁结构，通过MIDAS有限元仿真计算分析了UHPC-钢组合桥面板在车辆荷载作用下的受力性能，对比了不同加劲肋对组合桥面板第二体系应力的影响，得到了一些有价值的结论，可以为类似结构设计提供参考。     

闭口加劲肋钢箱梁横隔板过焊孔处裂纹处治

随着正交异性钢桥面板梁结构的普及应用,该结构形式相关的病害案例不断出现,常有铺装损坏、板件裂纹、构件断裂等。结合某跨江桥梁横隔板裂纹处治案例,分析了正交异性钢桥面板在车辆超载情况下出现疲劳的合理性;闭口加劲肋过焊孔疲劳细节对横隔板疲劳性能影响较大,例桥中加劲肋过焊孔形式与当前经常采用细节优劣。横隔板厚度及横隔板连续性对横隔板疲劳性能的影响。得出闭口加劲肋顶缘过焊孔堆焊封起有利于构件疲劳性能,闭口加劲肋弧形缺口形状及尺寸大小会影响构件疲劳性能等。     

正交异性桥面结构数值模拟优化分析

运用有限元子模型法,分析轮载作用下正交异性钢桥面铺装的受力状态,比较了桥面板厚度、加劲肋厚度等不同结构参数对铺装层受力状态的影响,对正交异性钢桥面结构进行了优化分析,分析结果表明桥面板厚度对桥面铺装的受力状态影响较显著,其影响比加劲肋厚度对铺装的受力状态影响更显著,提出了钢桥面板的优化组合设计模式.     

桥面板与钢结构连接方式对钢桁架拱桥受力性能影响分析

以组合桥面系连续钢桁架拱桥为例,拟定混凝土桥面板与钢结构连接的三种方案,分别是桥面板与钢纵横梁均连接、只与横梁连接和与横梁连接并在对拱脚附近纵梁加强连接。按实际工程施工顺序,通过全桥混合单元有限元模型计算,分析在结构自重、二期恒载、汽车作用、整体升温、桥面板局部升温等不同工况下,拱肋、钢系梁、桥面板的受力性能,比较后推荐采用第三种连接方案。