基于初等梁理论的人字形桥梁结构空间梁格分析

根据初等梁理论,采用空间梁格分析法对一例典型人字形薄壁箱梁桥进行结构简化及模拟分析。分析结果表明:当受荷载桥跨的两端为扭转约束、并在集中荷载和竖向均布荷载作用下时,空间梁格分析法所得结果与板壳模型的计算结果比较接近;当受荷载桥跨的两端为单向铰支座、并在偏心竖向荷载作用下时,由于约束扭转和畸变效应对主线和匝道的影响十分显著,空间梁格分析法所得结果与板壳模型计算结果相异较大,主要原因是初等梁理论不能反应宽翼缘薄壁箱梁约束扭转、畸变及剪力滞效应等受力特点。指出:对于宽翼缘薄壁箱梁桥结构在采用空间梁格分析法时,应同时考虑宽翼缘薄壁箱梁受力的特点对初等梁理论分析方法进行完善。     

扁平超宽连续箱梁桥空间受力性能分析与研究

扁平超宽箱梁桥由于具有较大的宽跨比,其受力性能呈现明显的空间效应,通常的单梁模型计算已不能满足设计的精度要求,主要体现在宽箱梁各腹板纵向受力的差异性以及明显的剪力滞效应,同时由于大宽跨比使得横向预应力的作用不仅增加了顶板的压应力,也使得整体箱梁截面下缘出现拉应力,造成边腹板底部纵向裂缝,这些都给宽箱梁的设计带来了不利。因此为研究宽箱梁的空间效应,本文运用ANSYS有限元软件建立了全桥实体模型,计算了各腹板纵向受力差异及剪力滞效应,以及横向预应力对箱梁横向受力的影响,得到了一些有益的结论,为设计人员提供一定的参考。     

梁格法在弯箱梁桥结构分析中的应用

弯箱梁桥受力复杂,存在"弯-扭"耦合作用,而梁格法是一种准确、简便的弯箱梁计算分析方法。介绍梁格法的纵横网格划分原则及纵横梁格的截面特性的计算方法,给出了数值算例。数值算例结果表明梁格法理论正确,方法简单易行,能很好地应用于弯箱梁桥的结构分析。     

人字形桥梁中薄壁直箱梁结构性能的矩阵分析

人字形桥梁由于采用了薄壁箱梁结构,其约束扭转、畸变效应及剪力滞比较突出。另外,人字形桥梁分叉结构的相互联系和制约作用,又使得约束扭转效应更加显著。同时随着宽翼缘箱梁结构使用的增加,人字形桥梁结构中薄壁直线箱梁仅以初等梁理论每个节点只有6个自由度的计算方法难以较好把握结构的受力行为。因此,本文基于初等梁理论及梁格理论分析方法的基础上,通过增加自由度的分析方法,在考虑初等梁受力特性的基础上同时考虑约束扭转、畸变角、畸变翘曲及剪力滞效应等薄壁箱梁结构的受力特点,并建立每节点10个自由度的人字形薄壁箱梁空间有限元分析单元,推导出单元的刚度矩阵及编制出相应的有限元分析程序,以解决宽翼缘薄壁箱梁的结构性能分析问题。通过算例分析表明,验证了本文方法的可靠性,便于实际应用,具有较高的工程使用价值。     

基于梁格法的某斜交变宽连续箱梁桥荷载试验分析

基于梁格理论建立某斜交变宽连续箱梁桥的空间梁格模型,计算分析设计活载及试验荷载作用下结构的静动力响应,基于模型计算结果指导该桥的现场荷载试验,并据现场试验结果评价箱梁结构的工作状态。     

梁格理论在某斜交连续梁结构分析中的应用

研究目的:针对T型宽实体连续板梁桥受力复杂的结构特点以及用常规的结构分析方式难以对结构的受力行为进行较好把握的问题。研究方法:应用梁格理论对某斜交T型宽实体连续板梁桥进行结构计算简化,利用刚度等效的原则对原结构进行结构模拟以及运用有限元的分析方法对结构进行离散,同时利用通用有限元程序软件SAP2000对简化的粱格模型进行结构模拟分析。研究结果:为求解分析宽、斜受力复杂的连续梁、与此结构类似的箱梁以及实体板梁提供了一种实用简便的分析计算方法。研究结论:通过具体的工程实例计算,并与板壳模型计算结果进行比较,证明了该理论在工程应用中具有较好的使用价值。     

大跨径连续梁拱桥箱梁空间受力研究

大跨度箱梁——悬吊组合结构作为新型的梁拱组合桥式,其箱梁空间受力较为复杂。以合蚌客运专线九龙岗特大桥主桥连续梁拱组合桥为工程背景,建立了2种有限元仿真模型,并对箱梁的纵向应力、腹板剪力分配及支座反力分配规律、箱梁横向受力的差异进行了分析。     

城市轨道交通高架桥四线简支梁设计分析

以厦门市轨道交通4号线高架桥四线简支梁为研究对象,分析该梁的内力和变形情况,采用Midas Civil 2019分别建立单梁与梁格模型,对比分析二者支座反力、变形、最大弯矩、正截面应力等指标,分析结果表明,梁格模型与单梁模型计算结果较为吻合,并能较准确地反映梁体的实际受力情况。此外,还利用梁格模型完成了预应力横隔梁、桥面板的验算,其结果满足《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)相关规定要求。该梁格模型可以同时完成纵梁、横隔梁、桥面板的验算,建议在设计类似结构时重视预应力横隔梁对宽箱梁受力情况的影响。     

宜昌长江大桥箱梁横向受力性能研究

宜昌长江铁路大桥为连续刚构柔性拱桥。基于8节点六面体单元与空间梁单元组合计算该桥箱形梁横向受力特性,并采用增设横隔板和横梁的方法,改善结构横向受力性能。研究表明,2种方法均能显著降低箱梁顶、底板横向弯曲正应力。传统平面框架分析法,不能考虑箱梁顶板荷载在桥纵向的传力方式,也不可能计算改善方案的横向应力,应当进行修正。     

梁格法在松花江特大桥设计中的应用

研究目的:结合钢管混凝土拱桥的特点,对哈齐客运专线松花江特大桥四线钢管混凝土拱桥的设计进行介绍,采用专业有限元软件MIDAS建立单梁与梁格模型,对该桥的静力、屈曲、自振特性及横梁配筋等方面内容进行空间仿真分析对比。研究结论:通过研究得出以下结论:支座的横向布置对于支座吨位的选择是非常重要;各工况分别作用下,除收缩二次工况外,单梁与梁格模型受力数值比较吻合,两个模型的刚度、转角、徐变上拱等计算结果差入较小,验证了设计的合理性,为设计提供了有利的依据。     

一种对箱梁横梁简化计算分析的方法

箱梁具有整体性好、施工方便而且受力性能好等优点,在工程界普遍采用,但目前桥梁工程中没有明确箱梁的横梁如何计算.分析高架轨道交通中常用到的中小跨径箱梁,通过建模并查看箱梁支反力以及横梁受力情况,在积累较多数据的基础上,尝试采用横梁简化计算方法去拟合结果,对中横梁和端横梁进行分析,以达到简化计算目的,并通过实例验证,供工程技术人员借鉴.     

正交异性整体钢桥面建模分析方法对比

正交异形钢桥面板的常用建模分析方法包括空间杆系法(SF)、空间板梁法(SPB)以及空间板壳法(SP),采用各种方法进行分析时的计算量与计算精度各有优劣,有必要进行对比研究。以一座连续钢桁梁柔性拱桥正交异性钢桥面节段为对象,结合现有规范分别建立了SF,SPB以及SP计算模型,并对3种建模方法与分析结果进行对比。研究结果表明:3种建模方法的受力行为较为接近;SPB模型的应力峰值更大,模型刚度也更大;依据现有规范中有效宽度建立的SF模型的横梁应力分析结果与其他2种模型存在较大差异,横梁有效宽度取值方面有待进一步研究。     

酉水大桥大跨度连续箱梁桥斜交高墩日照温度效应分析

以湖南省张花高速公路酉水大桥(80+145+80)m大跨度悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,介绍斜交高墩日照温度效应的影响因素及有限元分析方法。运用ANSYS有限元分析软件,建立酉水大桥斜交高墩热效应分析模型,以现场实验数据为依据,分析桥墩在日照温度场作用下结构的温度场、温度应力分布特征;在得出桥墩温度应力分析方法的基础上,对桥墩施加结构荷载及边界条件,计算桥墩综合因素作用下的受力特征,并研究温度效应对桥墩受力的影响程度。最后计算温度效应对桥墩支座反力的影响,给出因支座反力变化对上部结构产生的扭矩。     

大跨径钢管混凝土桁架拱桥稳定性分析

对小三峡大桥主桥即中承式钢管混凝土桁架拱桥的空间稳定性进行了分析。采用Midas/civil有限元程序建立该拱桥的空间有限元计算模型,对其进行了空间稳定性计算与分析。计算结果表明:该拱桥拱肋的横向刚度较小,可以通过优化拱肋截面尺寸与改善横撑结构形式达到提高拱肋横向刚度的目的;桥面系面外刚度略小,需要加强预制小T梁与横梁的连接,同时加大边纵梁的截面尺寸并与横梁固结,以提高桥面系的面外刚度,使桥面系形成强大的梁格体系,共同抵抗外荷载的作用。     

薄壁直线箱梁仿真分析的板段元方法

针对现有计算方法无法准确反应箱梁断面框架受力特征的缺陷,提出一种新的板段单元分析法。该方法基于Kirchhoff直线法假设,在已有箱梁腹板、翼板刚度方程基础上,准确考虑横隔板对结构整体受力的影响,相对粗略考虑横隔板自身的应力变化规律,提出新的横隔板元位移模式,从而建立完整的箱梁板元分析列式。算例分析表明:该方法可正确模拟箱梁纵向正应力受横隔板的影响规律,即较好地反映横隔板对箱梁翼、腹板的弹性支承效应;与通用有限元精细模型相比,在相同的计算精度要求下,板段元法所需的自由度少得多,极大地降低了仿真分析的计算量。板段元法适用于其他断面形状的箱梁结构或肋板式结构,也可用于斜交箱形直梁的分析,具有较好的适用性。     

轨道交通大跨度曲线连续梁曲线效应及应力扰动区设计研究

南京宁溧城际轨道交通高架60m+100m+60m连续梁桥跨度大、桥面窄、曲线半径小,其曲线效应导致结构产生多种变形耦合等问题。为此,对其进行不同梁格模型对比分析,并引入应力扰动区概念对构造复杂部位进行细部分析,研究其受力规律及构造要点。     

常泰长江大桥桥塔空间纵横梁施工控制

常泰长江大桥主航道桥为在建世界最大跨度斜拉桥，首次采用钢-混混合结构空间钻石形桥塔。因桥塔特殊的结构形式和力学行为，在设计阶段对其施工控制方案进行分析，针对施工期可能存在的问题进行优化设计。结果表明：纵横梁施工控制方案对桥塔控制断面内力、塔底反力、纵横梁线形及预应力布置均有影响。区别于传统桥塔下横梁不参与纵向整体受力，该桥塔下横梁（纵梁）通过塔梁节点转动参与主塔纵桥向受力。通过建立桥塔有限元模型，基于设计阶段纵横梁的受力特点提出施工控制措施，最终保证了纵横梁施工期的结构安全，实现了对结构线形的高精度控制。     

客运专线连续箱梁竖向温差取值探讨

为研究客运专线箱梁竖向温差荷载对结构受力的影响,对比分析美国、英国、日本及中国四种不同桥梁规范给定的非线性日照温度曲线,结合3跨变截面连续箱梁实例,计算不同桥梁规范非线性日照温度下结构截面的温度应力,表明我国铁路规范规定的温差荷载对结构使用阶段受力影响相对较大。结合我国客运专线桥梁结构实际情况,考虑桥面轨道结构对桥面温差的折减效应,提出我国客运专线箱梁桥竖向温差选取的建议。     

S型曲线钢箱梁桥空间受力特性研究

为分析S型曲线钢箱梁桥的空间受力特性和纵横向剪力滞效应,基于Midas考虑翘曲变形的七自由度梁单元和ANSYS的Shell181壳单元,对一座四跨S型曲线连续钢箱梁桥进行全桥空间精细化仿真建模,研究其在不同荷载作用之下的结构位移、截面应力、支座反力及自振特性,并找出结构的最不利情况及其应力分布规律。经2种有限元单元的结果对比,可知采用板壳单元模型较之梁单元模型对该类桥梁弯扭耦合效应的模拟更为准确,其各项分析结果更偏安全,实际设计中对该类结构应尽可能采用板壳单元进行建模检算。为进一步研究其剪力滞效应,基于ANSYS计算结果研究了该桥各关键截面顶板的剪力滞效应,得出其剪力滞系数的纵横向变化规律,可为今后类似桥梁的设计提供参考。     

菱形挂篮和钢管支架的动态受力性能分析

以洞庭湖特大桥君山岸引桥为实例,主跨为(75+3×120+75)m五跨变截面预应力混凝土连续箱梁,建立菱形挂篮和钢管支架的Midas空间有限元模型,考虑动力冲击系数模拟动态施工过程,分析菱形挂篮和钢管支架的变形和强度特征。结果表明,挂篮底前横梁最大变形值为17.05 mm,满足规范要求;主桁架可简化为平面桁架结构计算杆件内力,横梁和底纵梁均可简化为平面梁单元结构计算杆件内力;主桁架、横梁和底纵梁的压应力和拉应力均满足要求,且富裕度较大。钢管支架结构最大变形值的数值结果为5~7.5 mm,与现场支架预压数据较吻合;钢管支架结构主要受力构件为钢管,横撑和斜撑受力较小。