混凝土桥梁徐变计算的有限元分析

基于按龄期调整的有效模量法结合有限单元逐步分析法,对ANSYS程序进行了计算混凝土桥梁徐变的二次开发。详细介绍了按龄期调整的有效模量法的具体计算步骤,并将计算结果与理论值进行比较,结果吻合的很好,且符合有砟轨道预应力混凝土箱梁的设计要求;验证了程序的正确性同时得出一些有益的结论：徐变对混凝土桥梁的影响不容忽视,必须予以重视。     

采用ANSYS进行离石高架桥施工控制的研究

详细阐述了使用ANSYS进行桥梁施工控制的模拟,并且提出了施工过程中采用ANSYS进行砼徐变的研究方法,计算了离石高架桥施工过程中的徐变,并与实际施工监控中采用的BSAS计算结果进行了对比,验证了施工模拟过程及徐变计算方法的正确性。     

徐变的影响因素分析及修正算法研究

为了精确计算徐变的大小,为混凝土结构设计及计算提供依据,采用CEB-FIP90、ACI209、GL-2000模型计算构件理论厚度修正前后的徐变值,构件理论厚度修正后徐变值有变小的趋势,并依据计算结果对现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362—2018关于徐变计算的构件理论厚度进行修正。研究了混凝土徐变与配筋率之间的关系,推导配筋率对混凝土构件徐变影响的公式,为了方便工程参照,将公式简化为徐变系数修正表格。徐变发展符合Boltzman叠加原理是目前学术界认可的结论,采用规范方法计算后发现,加载期间荷载变化产生的徐变,采用不同的叠加模式算得的结果有很大差异。     

大跨度钢管砼拱桥砼时变模式分析

采用《规范》[1] 提供的徐变系数 ,结合按龄期调整的有效模量法 ,编制了相应的计算程序 .针对主跨度为349m的南宁永和大桥变高度截面钢管砼桁式拱桥进行了数值计算 ,计算结果表明 ,砼的徐变能在一定程度改善钢管砼拱桥结构的受力状况 ,钢管砼拱桥的内力计算应考虑砼徐变的影响     

万新大桥基于ANSYS二次开发的混凝土收缩徐变效应分析

混凝土自锚式悬索桥受力复杂,为得到混凝土收缩徐变对万新大桥的影响,有必要细致研究混凝土收缩徐变特性。在ANSYS中编制了收缩徐变效应程序,计算结果良好可控,为此类桥梁设计提供了一定参考。     

徐变对哑铃型钢管混凝土拱桥受力的影响

运用组合梁单元法分析哑铃型钢管混凝土拱桥,可以很方便地获得上下弦钢管及缀板的内力,运用该法并结合按龄期调整的有效模量法,编制了有限元计算程序,采用逐步计算徐变的方法分析了徐变对某哑铃型钢管混凝土拱桥的影响,认为应考虑徐变对预拱度设置和混凝土内力重分布的影响。     

白果渡嘉陵江大桥徐变仿真分析

利用金属蠕变理论推导了混凝土徐变的计算公式。在对ANSYS进行二次开发的基础上,以金属蠕变代替混凝土的徐变,编制了徐变的计算程序,实现了对白果渡嘉陵江大桥成桥30 a的徐变仿真分析,实现方法和得出的结论可供参考。     

徐变系数的规定对混凝土徐变计算的影响分析

采用不同规范对徐变系数的规定,根据按龄期调整的有效弹性模量法编制了计算混凝土徐变影响的分析程序,并将计算结果与实测值进行了比较,得出一些有意义的结论。     

白果渡嘉陵江大桥徐变仿真分析

利用金属蠕变理论推导了混凝土徐变的计算公式。在对ANSYS进行二次开发的基础上,以金属蠕变代替混凝土的徐变,编制了徐变的计算程序,实现了对白果渡嘉陵江大桥成桥30 a的徐变仿真分析,实现方法和得出的结论可供参考。     

混凝土T梁桥拓宽的长期效应分析

为了分析拓宽后桥梁的时间效应,研究了每一时段内由混凝土收缩引起的应力的连续变化和混凝土的弹性模量变化,根据能量原理推导了混凝土收缩徐变的位移法基本方程,按增量法分析了徐变应变的变化,编制了相应的计算程序。为验证理论计算的正确性,与小试件的试验结果作了比较。在拼接缝处的受拉区,应变计算值与实测值的相对误差为10%,计算精度比代数法高。在新梁混凝土的收缩应力和新梁自重应力的徐变作用下,3 a后新梁翼板的拉应力为2.67 MPa,可能会引起混凝土开裂。为减少收缩徐变对新旧梁受力的影响,建议新梁脱模后至少放置6个月后再进行拼接处理。     

自然环境混凝土徐变试验和预测模型研究

为准确预测实际工程结构混凝土徐变的发展规律,在反映恒温、恒湿条件下混凝土徐变性能的基准徐变系数基础上,引入温度、湿度徐变系数,建立了预测实际环境温、湿度条件下混凝土徐变的组合徐变模型.借鉴徐变计算理论,提出了由环境温度变化引起的混凝土附加徐变的实用计算方法.研究结果表明:自然环境中随时间变化的温、湿度导致现行徐变模型的预测结果与实际的徐变变形存在显著差异,其引起的混凝土附加徐变随季节更替而产生周期性增减交替变化;组合徐变模型给出的结果与试验结果最大相对偏差为6%,与试验结果最为接近的现行徐变模型相比,减小了7%.      

大跨度无碴轨道混凝土连续梁桥的施工计算及徐变变形研究

混凝土的收缩徐变会引起混凝土连续梁桥不断上拱或下挠。当前国内在建高速铁路中许多混凝土连续梁桥将采用无碴轨道,其可调性很小,必须控制铺轨后的徐变变形（后期徐变变形）。对几种常用规范的混凝土徐变系数影响因素、计算公式进行了对比研究,并以武广客运专线上一座（70＋125＋70）m混凝土连续梁桥为例,模拟整个施工过程按几个常用规范对该桥进行对比分析计算,研究了混凝土的收缩徐变对桥梁变形和截面应力的影响。计算结果显示,混凝土的收缩徐变引起的桥梁后期徐变变形不可忽视;根据不同规范计算得出的桥梁后期徐变变形差别较大。     

悬索桥隧道锚原位缩尺模型蠕变试验研究

为获取雅康高速泸定大渡河特大悬索桥实桥隧道锚蠕变变形规律,根据相似理论,开展隧道锚1∶10原位缩尺模型蠕变试验;利用气液式加载系统进行模型锚分级加载试验,分析模型锚、围岩和界面错动在1.00P （P为缩尺模型单根设计拉力）、3.50P、7.00P荷载下的蠕变全过程规律;采用FLAC3D进行锚碇与围岩体蠕变的三维黏弹塑性仿真分析,进行模拟值与实测值对比分析. 试验结果表明:在1.00P、3.50P、7.00P荷载作用下,锚体最大蠕变量分别为0.62、0.97、1.58 mm,围岩最大蠕变量分别为0.49、0.85、1.38 mm,锚体与围岩错动最大蠕变量分别为0.15、0.64、1.43 mm;锚碇和围岩实测蠕变变形量与计算值在量值上相当,蠕变趋势基本相同;雅康高速特大悬索桥隧道锚和围岩在各级荷载作用下属于稳定型蠕变,正常设计荷载下,锚碇蠕变不会影响悬索桥的长期稳定性.      

基于Kelvin链率型模型的混凝土徐变有限元计算

基于混凝土徐变固结理论,推导出一种计算混凝土徐变的递推格式,递推过程可以结合使用有限元商用软件来完成.首先,基于Kelvin链模型,将徐变Volterra积分方程转化为率型徐变积分微分方程;其次,将时间进行离散,通过引入中间变量,把率型徐变积分微分方程转化为可递推计算徐变方程;再次,使用可递推计算徐变方程,结合应力应变...     

考虑几何非线性及施工的钢管混凝土拱桥徐变

为研究大跨度钢管混凝土拱桥的徐变行为,基于混凝土徐变的B3模型,采用结构徐变效应分析的龄期调整有效模量法,建立了结构徐变的有限元分析模型.在此基础上,基于协同转动法考虑大跨度结构的几何非线性;利用生死单元技术模拟拱桥的分阶段施工过程;最后结合某大跨度中承式钢管混凝土拱桥,分析了考虑几何非线性和施工过程的徐变效应.数值分析表明:考虑这两个因素后拱肋挠度、钢管应力的变化在10%以内,而拱肋混凝土应力的变化可达50%;在分析大跨度钢管混凝土拱桥的徐变效应时,必须考虑几何非线性及施工过程与徐变的耦合作用.      

钢管混凝土柱徐变稳定性分析

为了探讨混凝土徐变对钢管混凝土柱轴向荷载作用下长期稳定性的影响,基于能量法和按照龄期调整的有效模量法,应用失稳准则,推导了考虑徐变和屈曲前变形的两端铰接、一端固定一端铰接和悬臂柱3种边界条件下的钢管混凝土柱长期稳定临界力计算公式,研究了该类柱徐变稳定临界力与核心混凝土强度的影响规律,并将规范取值与该临界力进行了对比. 研究结果表明:考虑徐变的钢管混凝土柱稳定临界力与徐变系数有关,相同计算长度但不同边界条件的该类柱徐变稳定临界力一致;核心混凝土强度的提高,会减小徐变对构件稳定临界力的影响;当按现行混凝土结构设计规范对核心混凝土强度等级低于C45的钢管混凝土柱进行设计时,应注意徐变失稳问题;钢管混凝土柱的徐变稳定承载力在前60 d下降明显且占总下降量约80%,在100 d后承载力逐渐趋于稳定.      

钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析

采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程; 参考Eurocode 4中推出试验标准试件, 设计了2组试件用于长期推出试验; 分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件, 采用螺杆施加长期荷载, 测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变; 同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形, 并以此变形计算混凝土徐变系数; 对比了徐变模型对计算结果的影响, 并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明: 界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快, 加载120 d后达到稳定状态; 栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm, 最大值均位于界面底部; 栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4, 最大值均位于混凝土板底部; 钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定, 未出现明显的应力重分布, 栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5, 最大值均位于钢梁顶部; 混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素, 不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%, 说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著; 采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%, CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%, 建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。      

岔区轮轨滚动接触理论分析

为研究岔区轮轨匹配关系和经典轮轨接触理论对岔区的适用性,建立了岔区轮轨接触有限元模型,编写了数种岔区法向力及切向力计算程序. 以18号高速道岔转辙区及辙叉区典型断面为例,在法向对比了赫兹、半赫兹、Kalker三维非赫兹滚动接触理论与有限元模型在接触斑面积和接触应力上的差异,切向对比了基于赫兹和半赫兹的FASTSIM算法、Polach模型和CONTACT程序在不同工况下的蠕滑力差异. 计算结果表明:有限元模型考虑了轮轨材料应力应变特性,更接近实际运用工况,赫兹、半赫兹、Kalker三维非赫兹与有限元法接触斑面积分别最大相差50.42%、17.83%和24.78%,最大接触应力相差60.28%、25.25%和32.37%; 各工况下4种切向力模型蠕滑力随蠕滑率的变化趋势相同,同一工况下基于赫兹和半赫兹的FASTSIM算法和Polach模型与CONTACT计算结果最大相差8.08%、5.19%、9.70%; 综合岔区轮轨法向、切向计算精度和计算效率,半赫兹接触理论结合FASTSIM算法在岔区大批量的数据处理中更具优势.      

短波波磨状态的轮轨纵向蠕滑力特性

为了对具有简谐波形的钢轨短波波磨进行分组与分析轮轨非稳态滚动接触的纵向蠕滑力特性,引入了波磨深度指数与波长比,采用Kalker三维滚动接触理论计算了车轮的纵向蠕滑力,并与采用稳态滚动理论计算结果进行了对比,使用频率响应的系统辨识法对纵向蠕滑力的波动分量进行了拟合,在短波波磨等深度指数条件下,用波长比的二阶传递函数描述了...