自锚式悬索桥钢箱梁局部稳定研究

该文以三汉矶湘江大桥自锚式悬索桥主梁钢箱梁为研究背景,以人行道桥面开口加劲板件为研究对象,研究不同参数条件下开口加劲板件弹性屈曲荷载的影响,并考虑几何和材料非线性的影响,分析了不同残余应力、不同初始缺陷以及不同宽厚比等因素下开口加劲板件的稳定极限承载力。     

扁平钢箱梁闭口U形加劲板屈曲特性理论分析

在总结中外学者研究成果和国内外设计规范的基础上,提出了一种计算闭口加劲板稳定承载力的分析理论,该理论计入了材料非线性、几何非线性、初始几何缺陷、焊接残余应力等4种不利影响,讨论了加劲板结构的初始几何缺陷以及残余应力分布模式;结合空间有限元重点分析了U形闭口加劲板的屈曲特性。结果表明,U形闭口加劲板的稳定承载力均较高,材料非线性效应和残余应力对稳定承载能力影响较大,而几何非线性效应和初始缺陷大小对稳定承载能力影响不大。对于目前广泛应用的闭口加劲板结构,横隔板间距在3~4 m之间时,其破坏平均应力与屈服强度之比均能达到0.78以上,较高。所得结论可供钢箱梁设计参考。     

Equivalent Method of Self-stiffened Concrete Plates Applied in Superhigh Piers

在板件不增设加劲肋的情况下增强板件的稳定性,提出了一种通过自身几何形状改变而增强稳定性的板件—自加劲板,在分析由这种板组成的箱形桥墩结构时将自加劲板等效为构造性正交异性板,从而简化了有限元模型的建立.基于卡氏第2定理并按轴向刚度等效和弯曲刚度等效的原则分别推导了等效于自加劲板的正交异性板的各弹性常数的计算公式,并通过算例进行验证.有限元静力分析结果表明对于处于压弯状态下的自加劲板和等效后的正交异性板的挠曲变形和正应力均相近,稳定性分析结果表明两板件抵抗失稳能力相近,因此采用文中所提计算弹性常数方法后的构造性正交异性板可以等效于自加劲板用于静力分析和稳定性分析.     

曲线钢箱梁横隔板变形对焊缝细节疲劳应力的影响研究北大核心

为了研究横隔板变形对曲线钢箱梁桥焊缝细节疲劳应力的影响,以某三跨连续钢箱梁高架桥为背景,建立正常横隔板和变形横隔板的钢箱梁模型,针对横隔板分别与U肋、腹板加劲肋、底板开口肋连接焊缝3处细节,研究横隔板变形对各细节应力影响面和最不利工况下应力状态的影响,对比面内、外应力对各细节疲劳损伤的贡献。结果表明:横隔板变形对横隔板-腹板加劲肋细节和横隔板-底板开口肋细节应力影响范围和最不利位置影响显著,并且会导致各疲劳细节的拉应力和压应力有较大增幅,相对于正常横隔板而言更容易产生疲劳损伤;横隔板变形会导致各细节面外应力占比增大,促使面外应力成为各连接焊缝疲劳损伤的主要因素。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

该文以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层问剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

加劲板的计算方法研究

提出了一种板梁分开方法计算加劲板的理论模型，并用有限元法对该理论模型进行了几何非线性分析与实验结果及一些解析解相比较，得出了满意的结果。     

正交异性钢桥面板截面构造参数分析

通过对国内外正交异性钢桥面板的研究发现,其破坏的主要形式是钢桥面板的疲劳破坏,针对钢桥面板在使用过程中发生疲劳破坏的原因,以东莞水道桥为依托,选取了纵向加劲肋类型、横隔板挖孔形式及纵肋内小隔板焊接形式三个主要参数,研究正交异性钢桥面板在不同参数下的疲劳应力及应力集中系数变化情况。研究结果表明:与开口加劲肋相比,闭口加劲肋的加劲效率更高,U形肋的应力集中系数显著低于其他三种截面形式纵肋;在车辆荷载作用下,当横隔板采用梯形开孔形式时,其与纵肋、顶板间的焊缝处应力水平比较均衡;通过设置小横隔对桥面板刚度进行局部增强,能有效降低顶板与纵肋、顶板与横隔板、纵肋与横隔板间三处焊缝的应力水平和应力集中程度。     

钢桥板式加劲肋局部稳定试验与设计方法研究

板式加劲肋是钢结构桥梁中钢箱、钢塔以及钢拱等结构的基本组成板件,板式加劲肋的局部失稳是其主要的失稳破坏模式。为研究板式加劲肋的局部稳定性能,分别设计了变化板肋厚度与宽度2组板肋局部稳定试件进行轴压试验,并建立相应的有限元分析模型,计入本构关系、残余应力与局部初始几何缺陷对局部稳定性能的影响,得到板式加劲肋与三边简支板的局部稳定简化计算公式。试验与分析结果表明:①当板肋宽厚比小于16时,出现板肋与被加劲板的同时屈曲破坏,反之,则仅出现板肋的局部失稳破坏;②随着板肋宽厚比的增大,试件发生破坏时的失稳变形现象越来越明显,对于变板肋厚度试件,试件极限平均应力随着板肋宽厚比的增大,呈先增大后减小的趋势,对于变板肋宽度试件,极限平均应力随着板肋宽厚比的增大逐步递减;③当相对宽厚比大于0.91时,采用板肋加劲板构件中的板肋所拟合的三次多项式曲线高于其他规范曲线,当相对宽厚比小于0.95时,三边简支一边自由的简化模型所拟合的公式曲线与GB 50017-2017规范曲线、Eurocode 3曲线以及美国AISI规范曲线较为接近,在整个相对宽厚比范围内均高于中国钢桥规范与日本规范曲线;④采用构件中板式加劲肋拟合的公式可以更好地计算实际试件承载力,采用三边简支一边自由的简化模型拟合的公式则更安全,推荐采用三边简支板拟合公式进行计算。     

等效加劲板单元在U形加劲板稳定性计算中的应用研究

为解决大跨度扁平钢箱梁主梁U形加劲板数值仿真时计算模型过于庞大的问题,提出一种等效加劲板单元有限元计算理论和U形加劲板的简化方法。通过将U形加劲板中U形小箱肋简化为等效加劲条的处理方式,重新分配盖板的横向刚度,计算等效加劲肋对板件受力的影响,采用基于Ansys平台二次开发的Fortran语言进行稳定性分析,与全真壳单元有限元模型进行对比。结果表明：与全真壳单元模型相比,该文提出的等效加劲板单元模型挠度计算结果相对误差仅为5.9%,低阶模态下屈曲系数相对误差仅为2%左右;在该文计算平台的处理下,采用等效加劲板单元模型获得的前5阶模态的时间仅为全真壳单元的1/3左右。     

基于一阶分析法的柔性加劲板优化设计

对柔性加劲板的合理布置进行分析.将能量方法与一阶分析的优化方法相结合,建立柔性加劲板的非线性规划模型,其中以加劲肋的用钢量为目标函数,以加劲肋的根数及尺寸为设计变量,建立满足加劲肋刚度比及加劲板稳定性要求的状态变量之间的约束关系,用以确定柔性加劲板的优化设计.在计算中,列出了优化模型的具体表达式及优化过程中的关键求解策略.应用该法对某加劲板进行了优化设计,计算结果表明,将能量法与一阶分析法引入柔性加劲板的优化设计是可行的,结果也是合理的.     

劲性骨架在混凝土拱桥中的应用和模拟方式研究

劲性骨架施工方法近年来在大跨径混凝土拱桥中常用,结合福建省某新建跨江大桥对劲性骨架的布置和施工进行了简要介绍,针对劲性骨架在施工阶段计算中常用的三种模拟方式进行了讨论,计算比较结果表明,梁-板组合模型的精度足够,结果可信。     

软弱地基上的新型加筋土墙

安全可靠、经济合理地解决软弱地基上的高填方支挡结构设计问题往往是一种挑战,该文结合工程实际介绍了一个在软弱地基上填土高度22m的新型加筋土墙的设计。软弱地基采用桩承加筋土垫层处理,新型加筋土墙为组合模块墙面土工格栅加筋结构。组合模块墙面克服了传统拼装薄墙面"鼓肚"变形和墙背结点处因应力集中拉筋容易断裂的缺点,文中介绍了组合模块墙面的稳定计算及计算实例。     

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力调整的影响分析

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力的调整起了十分关键的作用。桩土应力比是桩土应力调整结果的直接表现,而路堤土拱效应以及褥垫层刚性承台效应对荷载调整作用正是桩土应力调整过程的体现。利用有限元对路堤荷载下PCC单桩以及加固范围内的土体进行了数值模拟。通过分析认为,褥垫层对桩土应力调整的过程和结果均会产生影响,随着褥垫层模量、厚度、粘聚力以及内摩擦角的增加,土拱效应虽会遭到削弱,但褥垫层刚性承台作用明显增强,最终导致更多的荷载转移到桩体上,桩土应力比增加。通过总结认为,改善褥垫层性质,加强其对桩顶局部压入作用的限制是保证桩体承担较多荷载的关键。     

分离式双箱钢加劲梁自锚式悬索桥横向刚度的分析研究

杭州江东大桥为跨度260m的空间自锚式悬索桥。该桥主梁采用分离式双箱钢加劲梁形式。该文通过对杭州江东大桥的分析研究,得出了用于空间杆系模型进行静、动力计算的横向刚度取值,为同类型钢加劲梁桥的设计计算提供了借鉴。     

润扬长江公路大桥悬索桥中央扣设计

润扬长江公路大桥南汊桥为主跨 14 90 m单孔钢加劲梁悬索桥 ,在跨中主缆与加劲梁刚性固结。刚性中央扣是国内悬索桥首次采用。主要介绍中央扣构造、受力分析和安装工艺     

榕江特大桥悬拼架设临时加强措施设计

为解决厦门至深圳客运专线榕江特大桥主跨高空悬臂拼装架设过程中局部杆件承载力不足且需要加强杆件较分散地分布于全桥的问题,根据钢桁梁桥的连接特点,采用一种新型的临时加强措施.通过建立全桥各施工阶段有限元模型,计算各杆件受力情况及结构整体稳定性,根据杆件受力情况决定对受力不利杆件采用以下加强措施:对薄弱斜腹杆附加一T形截面杆件,对较薄弱的下弦杆附加一H形截面杆件,加强杆件和被加强杆件共用螺栓连接副.该加强措施具有可由工厂统一加工、易安装且方便拆除,加强杆件与主桁结构协同工作性能较好等优点.     

U肋加劲板的声振特性研究

为分析U肋加劲板的声振特性,联合锤击试验和数值仿真方法从振动传递特性和声辐射性能2个方面进行研究。首先,以某钢箱梁为原型,设计制作一足尺U肋加劲板结构,通过锤击激励获得不同位置的振动和噪声响应。然后,以有限元计算得到的振动响应作为边界元仿真的边界条件,建立混合有限元-边界元模型预测U肋加劲板的振动声辐射,并将仿真结果与实测值进行对比。最后,通过数值仿真探讨U肋的声振贡献量,并分析结构设计参数（顶板厚度、U肋厚度和U肋间距）对顶板声功率级的影响规律。研究结果表明：相比混凝土结构,U肋加劲板的振动噪声更加明显,且频谱范围更宽,主要集中在几百至上千Hz;U肋正上方和U肋之间的顶板原点导纳差异不大;顶板原点导纳和U肋传递导纳的频谱特性相似,并在量值上具有可比性;混合有限元-边界元预测方法具有较高的精度,但计算效率不高;受到U肋自身的振动声辐射和声反射效应的影响,U肋加劲板正下方的噪声比侧方高出约10 dB（A）,声压级峰值频段为400~1 250 Hz;顶板厚度和U肋间距是决定顶板声辐射大小的决定性因素,算例中顶板厚度减小6 mm或U肋间距增大300 mm时,顶板声功率级分别增加5.4 dB（A）或9.4 dB（A）;U肋厚度在6~10 mm内变化时,顶板声功率级改变不大。     

混凝土预制块铺面的承载力特性试验研究

混凝土预制块铺面是由单个预制块体按照一定规则拼装而成的一种特殊路面结构,被广泛应用于城市人行道、小区、公园和景区路面铺装。预制块铺面存在大量不连续接缝,使其承载力特性与传统的沥青路面和水泥路面有很大不同。从定性角度对预制块铺面承载力机理进行分析,通过室内预制块铺面的承载板试验研究接缝特性、砂垫层厚度、块体几何尺寸等对其承载力的影响,得到临界弯沉、荷载扩散系数和永久变形影响系数等预制块铺面结构极其重要的力学行为参数,对研究混凝土预制块铺面结构设计具有重要参考价值。     

目录

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。