基于统一理论的蝶形拱桥空间稳定性分析

为考察多拱肋蝶形拱桥结构稳定性的特点,基于考虑钢管套箍作用的统一理论对大跨度蝶形钢管混凝土拱桥的两类稳定性问题进行了分析。通过特征值计算得到了结构的第一类稳定安全系数;考虑结构的几何非线性和材料非线性,应用荷载增量法迭代求解,得到了结构的极限承载力和第二类稳定安全系数。以太原市南中环主桥为工程背景,对主桥各施工阶段及成桥阶段的空间稳定性进行了分析。结果表明:换算截面法和叠合单元法的稳定安全系数比统一理论法整体上略小,统一理论法在钢管混凝土拱桥稳定性计算中是可行的;蝶形拱桥的失稳形式以拱的面外扭转失稳为主;拱肋的初始缺陷、活载的分布形式和横向风荷载等对结构稳定性均有不同程度的影响;结构第二类稳定安全系数均小于第一类稳定安全系数。     

铁路斜拉桥静力稳定性有限元分析

以某在建双塔五跨部分预应力混凝土斜拉桥为工程背景,在理论分析有限元法计算稳定系数的基础上,用软件Midas/Civil对该桥进行有限元建模,从施工阶段和运营阶段两个方面分析各工况下的安全稳定系数及相应的失稳模态,得出该桥在各典型悬臂法施工阶段和成桥运营阶段的整体稳定性均良好,且各典型施工阶段的稳定性要大于成桥运营阶段的稳定性。     

大跨度组合梁斜拉桥全过程稳定性研究

结合多座桥梁的稳定性分析经验,从结构体系与结构刚度方面入手系统总结了斜拉桥弹性稳定安全系数、失稳模态在全过程中的发展规律.针对组合梁斜拉桥钢主梁(工字形加劲截面)在横桥向抗弯刚度较小且容易在横桥向发生局部失稳的现象,研究了组合梁斜拉桥全过程的整体-局部弹性相关稳定性及其发展规律.研究结果表明:采用悬臂法施工的斜拉桥全过程安全系数、失稳模态具有相同的变化规律.考虑弹性相关稳定后,在全过程中组合粱斜拉桥不只表现为结构的整体失稳,在大悬臂梁段的某些阶段将重复出现钢主梁的局部失稳,并导致结构安全系数出现显著的降低.     

钢桁梁斜拉桥主梁施工期结构稳定性分析

以某钢桁梁斜拉桥(46+134+400+134+46) m主桥为工程背景,采用数值模拟与理论分析相结合的研究手段,对施工最大单悬臂、双悬臂及成桥等关键阶段的第一类稳定性和第二类稳定性展开研究。研究结果表明:①该桥施工期第一类和第二类稳定性安全系数均满足规范要求,且运营阶段结构稳定性也是安全的。②结构非线性稳定性安全系数比弹性稳定性安全系数要小得多,确定结构极限承载力时,应考虑非线性因素对结构稳定性的影响。③钢桁梁斜拉桥承载力丧失的直接原因是部分斜拉索应力先达到其破断强度并退出工作,随后更多斜拉索应力达到破断强度,主桁受力突然增大,塑性变形快速增长,塑性区范围扩大,在杆件上形成塑性铰,从而结构达到其极限承载力。研究成果可为大桥建设提供有力的技术支撑,同时为同类桥梁设计、施工提供有价值的参考。     

珠江黄埔大桥北汊斜拉桥稳定性分析

珠江黄埔大桥北汉桥为独塔双索面钢箱梁斜拉桥.斜拉桥总体上届于缆索承重结构,但其主要组成部分中的索塔以及加劲梁是以受压为主的压弯构件,特别是薄壁钢箱梁斜拉桥,它们的稳定性对其结构的安全是至关重要的.考虑非线性影响后的稳定分析将强度和稳定两方面联系起来考虑,能真实地描述结构实际受力特性.同时考虑材料非线性与几何非线性对斜拉桥的稳定性影响最大,其稳定安全系数约为弹性稳定安全系数的35%～38%.     

波形钢腹板箱梁无背索部分斜拉桥弹性稳定分析

新密市溱水路大桥设计在中国首次采用了波形钢腹板无背索部分斜拉桥结构.笔者介绍了弹性稳定计算理论、研究第一类稳定问题的工程意义、基于数值解的第一类稳定问题的有限元分析方法和3种方法的稳定安全系数表达式.采用Midas/Civil屈曲分析模块,按照上述方法3计算得到波形钢腹板箱梁无背索部分斜拉桥结构整体最小稳定安全系数及临...     

高墩稳定性研究分析

以矮寨刚构桥为工程背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,对高墩进行稳定性分析,主要考虑风荷载、初始偏心及局部材料缺陷对高墩稳定的影响.结果表明,在风荷载作用下,高墩稳定性较好,表现为顺桥向弯曲失稳;随着初始偏心距的增大,桥墩的稳定安全系数逐步减小,同时由于高墩的细长比较大,其位移效应不能忽略,在对其进行稳定性分析时,应考虑几何非线性的稳定安全系数;高墩的稳定安全系数随着局部材料强度的降低而逐渐减小,局部材料缺陷发生位置越靠近墩底,其安全稳定系数越低.     

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。     

单肋斜撑钢管混凝土拱桥非线性稳定性分析

单肋斜撑钢管混凝土拱桥是近年来出现的一种新型桥梁,以广梧高速双凤至平台段K111+495跨线桥为例,考虑几何、材料双重非线性,运用通用有限元软件ANSYS,对其成桥状态下的稳定性进行分析.计算结果表明:成桥状态下各工况1阶线弹性失稳模态基本相同,其失稳模态为拱肋面外对称屈曲,稳定安全系数大于15,说明全桥的稳定性得到足够保证;相同条件不同活载工况下的稳定安全系数值相差不大;仅考虑几何非线性,各工况1阶稳定安全系数降低了5%～15%;而考虑几何、材料双重非线性,各工况1阶稳定安全系数降低了40%～50%.说明材料的非线性对结构稳定性的影响比较显著.     

非对称独塔斜拉桥稳定性分析

非对称独塔斜拉桥结构新颖,质量轻,主梁轴力大,稳定性问题较为明显,且其稳定性能规律不同于普通斜拉桥,因此,对非对称独塔斜拉桥的稳定性研究很有必要。以珲春大桥为主要研究背景,采用Midas/Civil有限元分析软件建立了珲春大桥空间有限元模型,对其成桥状态下线性稳定性及非线性稳定性进行分析,同时分析了结构设计参数对非对称独塔斜拉桥稳定性的影响。分析结果表明,活载对结构成桥状态第一类稳定性影响较大,斜拉索垂度效应对结构稳定性影响较小,可以忽略。斜拉索索力、恒载、斜拉索面积和主塔刚度等设计参数的变化对结构的稳定性均有不同程度的影响,在设计中需要分别考虑。     

南部县西河大桥设计

四川省南部县西河大桥为主跨164m的箱板拱桥,采用程序验算了本桥在施工及成桥运营阶段的强度和变形;并通过ANSYS分析了本桥在吊装阶段及成桥后,不同工况下的失稳模态及稳定安全系数,验算其稳定可靠性,并分析了风荷载和活荷载对拱桥稳定性的影响。     

郑州龙湖鼎形斜拉桥设计与分析

以郑州龙湖鼎形斜拉桥为背景，对桥梁的方案构思、桥塔造型和总体结构设计等进行了详细介绍；并采用MIDAS CIVIL软件空间杆系有限元的方法，对桥梁结构在施工状态和运营状态进行了静力计算分析，同时针对斜拉桥4种不同的荷载作用工况进行了整体稳定性分析。结果表明：桥梁总体造型美观，结构设计合理，桥塔和主梁静力验算结果满足设计要求；桥梁结构的第一阶失稳模态对应的稳定安全系数为30左右，整体稳定性满足要求，且失稳模态主要表现为桥塔横向面外失稳。     

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。     

独塔斜拉桥结构稳定性分析

以某独塔斜拉桥为研究对象,利用有限元软件midas Civil建立了该桥的数值仿真模型,并对独塔、边跨合龙、成桥3个工况的第一类和第二类稳定进行了分析。结果表明,该桥第一类和第二类稳定系数均符合规范要求,且第二类稳定系数较第一类稳定系数均有不同程度的折减,边跨合龙第一类稳定系数为130,第二类稳定系数为122,成桥第一类稳定系数为30.03,第二类稳定系数为21.2,独塔第一类稳定系数为6.178,第二类稳定系数为5.35。     

连续梁桥悬臂施工倾覆稳定安全系数研究

连续梁桥在悬臂施工期间的稳定性通常采用安全系数来保证,但是安全系数的取值均是依据设计者的经验而定,无法考虑参数随机性的影响。首先介绍了一种基于可靠度反分析理论的安全系数确定方法,然后以一个算例验证了该方法的效率和精度,最后对国内一座连续梁桥悬臂施工整体稳定安全系数进行评估。计算结果表明,参数的随机性会对连续梁桥悬臂施工整体倾覆稳定安全系数产生较大影响,忽略参数随机性的影响会导致过高地估计连续梁桥悬臂施工整体倾覆稳定安全系数。     

连续刚构桥静动力稳定性分析

以新礼大桥连续刚构桥为对象,分析其在静动载作用下的稳定性。利用FEM分析软件Midas/civil建立主桥的计算模型,引入安全稳定系数物理量,对多种不同荷载组合作用下的静力稳定进行分析。为进一步分析该桥整体的稳定性,通过静载试验分析了该桥挠度与应变的分布规律,探究了该桥静力失稳的原因。通过行车激励,得到了该桥在动力荷载作用下失稳的形式,设计了不同的动载试验工况,引入动应变物理量,分析了无障碍行车与行车制动对桥梁冲击稳定的影响规律。结果表明:横向风荷载对桥墩安全稳定系数的影响较大,是桥墩设计时主要考虑的荷载组合;桥梁结构体系的转换是调整结构安全稳定的重要途径;在桥梁结构设计时,应保证箱梁截面的应变沿高度呈线性变化,处于弹性的范围,使其安全稳定系数最大化。     

钢桁结合梁斜拉桥非线性稳定性分析

基于几何和材料双重非线性理论,该文研究了连续钢桁结合梁多塔斜拉桥裸塔状态和成桥状态风荷载作用下结构非线性稳定性,并探讨焊接残余应力对桁架结构稳定承载力的影响。结果表明:风荷载作用下,裸塔状态和成桥状态风荷载作用下结构非线性稳定安全系数均大于6,非线性稳定系数比线弹性稳定系数约折减40%～50%,材料非线性比几何非线性对非线性稳定的影响大;同时,焊接残余应力对稳定系数影响较大,最大折减13%。     

泾河特大桥桥墩稳定性初步分析

该文以泾河特大桥为工程背景,分别应用经典弹性理论与有限元法,对泾河特大桥的桥墩在自体施工阶段、最大悬臂施工阶段进行了稳定性初步分析,计算得出桥墩在这两个阶段失稳时的模态以及稳定安全系数.计算结果表明桥墩满足稳定性要求.此外,该文将经典弹性理论得到的稳定安全系数与有限元法得到的稳定安全系数进行了比较,结果表明按有限元计算得到的稳定安全系数均小于按经典弹性理论计算所得的相应值.     

粉房湾长江大桥节段模型风洞试验

粉房湾长江大桥为双塔双索面半飘浮体系斜拉桥,为检验该桥在强风下的颤振稳定性及在常遇风速下的涡激振动性能,对该桥动力特性进行计算并按照1∶45.8的几何缩尺比制作6个标准主梁节段模型进行风洞试验,针对试验结果提出在主梁风嘴边桁处设置导流板的制振措施.计算和试验结果表明,该桥结构刚度大、振动频率高,在检验风速范围内不会发生颤振失稳和静风失稳,满足抗风设计要求;通过在主梁风嘴边桁处设置导流板,能够实现对桥梁涡激共振的有效控制,使其满足规范要求.     

大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数评估

为了评估连续梁桥在悬臂施工期间的安全性,提出了一种基于可靠度反分析理论的大跨度连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数计算方法。该方法可在给定目标可靠度指标和计入结构参数随机性的前提下,采用可靠度反分析理论,求解连续梁桥悬臂施工整体抗倾覆稳定安全系数。运用该方法计算了一座大跨度连续梁桥的抗倾覆稳定安全系数,并分析了参数敏感性,同时探讨了安全系数取值的合理性。计算结果表明：参数的随机性对连续梁桥悬臂施工阶段整体抗倾覆稳定安全系数影响较大,忽略参数随机性影响会导致过高估计整体抗倾覆稳定安全系数;应根据目标性能需求选择合理的安全系数;在悬臂施工中需要特别关注临时固结设施的合理性,避免挂篮和浇筑节段同时掉落,以保证结构在施工期间的抗倾覆稳定安全;随机变量分布类型对安全系数分析结果有较大影响,在实际施工过程中,可对实际变量参数进行抽样统计,确定合理的随机变量分布类型,以此计算得到的抗倾覆稳定安全系数更加符合实际工程需求;安全系数初始值的选取对该计算方法结果的准确性没有影响,只对结果的收敛速度有一定影响;推荐的可靠度反分析方法对基于目标可靠度指标确定抗倾覆稳定安全系数具有较好的适用性。