预应力齿板锚固区拉压杆模型及配筋设计

首先通过分析齿板锚固区的应力分布规律,揭示了引起齿板锚固区拉应力集中的5种典型局部作用效应.根据主应力迹线指示的力流传递路径以及局部区域的力流平衡关系,提出了齿板锚固区拉压杆模型的基本构形,在此基础上,进一步研究了定量化几何构形的确定方法和依据.以所提出的拉压杆模型为基础,结合AASHTO规范,给出了预应力齿板锚固区的...     

钢箱梁横隔板-U肋交接处割焊残余应力分析

为研究钢箱梁正交异性桥面板横隔板与U肋交接处的残余应力分布规律,采用Abaqus有限元软件模拟横隔板的热切割和焊接过程,分析横隔板与U肋交接处热残余应力的分布特征,探讨切割速度和焊接速度对横隔板弧形切口处残余应力的影响。结果表明:横隔板弧形切口处产生切向残余拉应力,其值超过钢材屈服强度;焊接在横隔板与U肋焊接区局部范围引起沿焊缝方向的残余拉应力,且焊缝尾端的应力集中更为明显;弧形切口残余应力区宽度随切割速度的增加而减小,残余拉应力随焊接速度的增加而增大;选用较快的横隔板切割速度和较慢的焊接速度可减小弧形切口处残余应力分布宽度和应力值。     

波形钢腹板箱梁体外预应力隔板式转向结构试验研究

为了解大跨波形钢腹板箱梁体外预应力横隔板式转向结构的受力性能,以港珠澳大桥连接线工程前山河特大桥主桥[(90+160+90)m波形钢腹板连续箱梁桥]为依托,采用现场试验与有限元分析相结合的方法,研究转向结构的受力特点、应力分布及易开裂区域,并提出设计构造建议。结果表明:横隔板式转向结构的竖向受力主要为转向器上部区域受压、下部区域受拉;横隔板式转向结构配筋受拉计算时应考虑1.25倍的体外预应力相互影响系数;转向装置对横隔板的局部影响集中在转向孔道直径的1倍范围内;混凝土抗拉面积应按1倍转向孔道尺寸计算,转向孔道水平间距应不小于2倍转向孔道直径;在孔道附近设置环向钢筋、增加横隔板与箱梁底板连接部位的宽度可降低局部拉应力。     

体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

无切口钢-UHPC组合桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能

为解决正交异性钢桥面纵肋-横隔板接头疲劳开裂问题,根据正交异性钢桥面构造特点,提出了一种疲劳性能良好的新型无切口正交异性钢-UHPC组合桥面,能简化制造工艺,提高经济性能。基于ANSYS数值分析平台建立双尺度有限元模型,采用欧洲规范疲劳荷载模型III开展纵桥向移动加载,获得了纵肋-横隔板接头在3种典型横向位置下的轮载热点应力响应曲线。结合轮载作用下的应力云图和变形图,揭示了构造细节力学机理,评估了疲劳性能,并探讨了构造参数的影响。应力响应曲线表明:纵肋-横隔板接头在轮载作用下的应力响应以受压为主,局部效应显著,纵桥向应力影响线短,因而可根据轮载应力响应曲线识别轴组中的单轴。应力云图和变形图表明:构造细节在轮载作用下出现了显著应力集中,因新型桥面横隔板截面削弱较小,横隔板侧应力梯度小于纵肋侧。纵肋-横隔板接头应力最大点均不在纵肋正底部位置,而是与纵肋中心线成一定角度。由于纵肋-横隔板接头与面板距离较大,UHPC层和面板厚度对其疲劳性能改善并不明显。增加横隔板厚度能减小横隔板侧应力幅,但会增加纵肋侧应力幅,横隔板厚度可取10 mm。增大纵肋腹部厚度可有效减小纵肋侧应力幅,16 mm的纵肋腹部厚度可使得纵肋-横隔板接头实现无限疲劳寿命。     

连续刚构桥聚酯纤维混凝土0号块受力性能研究

为研究聚酯纤维混凝土连续刚构桥0号块箱梁的空间受力,文中以江西省枇杷洲右溪聚酯纤维混凝土连续刚构桥为背景,建立全桥有限元模型及0号块箱梁实体模型,通过对比桥梁施工过程中关键截面的监测应力验证模型准确性,进而分析最大悬臂与成桥工况下0号块箱梁的应力变化规律。结果表明,聚酯纤维掺入后的0号块箱梁在2种工况下,顶、底板顺桥向应力变化规律一致且应力分布均匀;2种工况下,顶板应力变化幅度不超过2.5 MPa,底板变化幅度约为1 MPa;此外,箱梁横隔板部分位置出现拉应力,最大拉应力为0.305 MPa,需加强横隔板位置处配筋。     

某连续箱梁桥体外预应力门槛梁锚固块设计研究

为给体外预应力门槛梁锚固块设计提供参考,以某4×30m预应力连续箱梁桥加固项目为背景,对该类锚固块配筋以及锚后构造措施进行设计研究。考虑该桥构造特点及其它受限因素,设计高660mm、长2 500mm的门槛梁锚固块,结合美国ACI 318规范,运用摩擦抗剪理论及《公路桥梁加固设计规范》进行锚固块配筋;在配筋设计基础上对锚后增加矩形加强块,利用有限元法分析矩形加强块尺寸对锚后箱梁受力的影响,以优化矩形加强块的尺寸。研究结果表明:该锚固块配筋保证了锚固块受力满足要求,但体外预应力对锚后箱梁产生较大的拉应力;确定采用高150mm、长500mm的矩形加强块,可减小体外预应力产生的45.5%的拉应力。实践表明,桥梁体外预应力张拉后,锚固块与原箱梁并未发现裂缝,锚固块的配筋与锚后构造措施是合理的。     

横隔板间距对钢箱梁扭转畸变的影响分析

以湖北鄂东长江公路大桥为工程背景,采用ANSYS建立5段标准钢箱梁节段精细有限元模型,分析了6种横隔板间距对钢箱梁受到偏心荷载作用时的扭转畸变正应力空间分布的影响。计算分析发现,横隔板的设置可以有效抑制箱梁的翘曲、畸变效应,对本项目标准钢箱梁节段设置3道横隔板时即可将扭转畸变效应控制在较小范围内。     

独塔斜拉自锚式悬索桥吊杆锚固区有限元仿真分析

该文采用大型有限元分析软件Ansys对独塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥吊杆锚固区建立计算模型,分析了该桥在最不利荷载组合下,吊杆力最大区段对应的锚固区各构件的应力与变形情况。分析结果表明:采用该构造形式锚固区整体刚度不足,构件最大位移达3.7mm;在钢板焊接处出现了应力集中情况,应力值大于设计允许值。根据分析结果确定了锚固区整体刚度及钢锚梁与横隔板焊接处局部应力控制成为进一步优化设计的控制因素。对此该文初步提出了两种设计优化方案,即改变横隔板厚度和对横隔板增加横向与纵向肋条,以此提高横隔板刚度,改善构件应力集中现象。     

钢桥塔索辅梁桥锚固区新型钢锚箱受力分析

以某主跨2×94m的拱形钢桥塔索辅梁桥为背景,基于钢桥塔锚固区构造的合理简化,建立传统和新型钢锚箱构造的空间板壳单元有限元模型,分析了成桥及换索工况下钢桥塔锚固区主要板件及焊缝的应力幅值、应力分布、应力集中现象及索力传递路径。结果表明,两种钢锚箱方案材料用量、施工工艺、斜拉索张拉空间基本相同,锚固区各板件应力均满足规范要求。新型钢锚箱应力集中现象更弱,与钢桥塔连接的整体性更强,索力传递更顺畅。传统钢锚箱焊缝焊接施工工作量较少,斜拉索索力较大时,建议采用新型双横隔板钢锚箱方案;斜拉索索力较小时,考虑到减少焊接施工工作量,可以采用传统单横隔板钢锚箱方案。     

厦门马新大桥索梁锚固区的优化设计

运用现代有限元方法分析了某斜拉桥索梁锚固区局部应力的分布规律及索力的扩散规律。结果表明,索力引起主梁顶板内局部较大的横桥向拉应力,与锚块固结的横隔板和箱梁腹板则传递和承受了大部分的垂直索力分量。     

体外预应力箱梁桥转向块配筋设计分析

文章对重庆某体外预应力箱梁桥转向块利用拉压杆模型法进行配筋设计.根据体外预应力箱梁桥转向块的主应力矢量图和主应力云图确定转向块设计的B区和D区,然后运用"弹性应力法"和"拓扑优化法"相结合的方法建立了转向块D区设计的拉压杆模型.再由平衡条件算出拉杆和压杆内力,根据美国ACI-318-05结构设计规范的有关设计公式、规定进行转向块D区的配筋设计和压杆承载力检验.最后,给出了体外预应力箱梁桥转向块相应的配筋设计建议.     

大跨连续波形钢腹板组合箱梁桥的横隔板设置研究

近几年,波形钢腹板箱梁桥作为国内一种新型组合结构桥梁形式,工程实践逐渐向大跨度方向发展。随着跨径不断增大,横隔板等构造措施对主梁振动特性的影响变得不可忽视。采用大型通用有限元软件ANSYS建立了一座大跨度波形钢腹板箱梁桥的三维有限元模型,研究了横隔板布置位置对主梁竖弯、横弯和扭转振动模式基频的影响。研究结果表明,合理的横隔板布置方案可以有效改善大跨度连续波形钢腹板组合箱梁桥的动力特性,最优的横隔板布置位置是梁端和中支座偏中跨跨中12 m处。     

预应力混凝土T梁变宽拼宽静力特性分析

基于一座4×30 m预应力连续T梁变宽拓宽桥,分别建立新旧桥间布置与旧桥相同数目横隔板、新旧桥间仅跨内设置横隔板而墩顶不设置横隔板和新旧桥间不设置横隔板3种不同横向连接的ANSYS有限元模型,计算和比较了其在汽车荷载、新旧桥差异沉降荷载、温度荷载以及收缩徐变作用下的静力性能。分析表明:新旧桥间设置横隔板,可以显著改善荷载横向分布,降低主梁纵向应力和接缝横向应力。因此推荐新、旧桥间全部设置横隔板的连接方案,供设计参考。     

福州淮安闽江大桥索塔锚固区设计与分析

斜拉桥索塔锚固区受力复杂,对全桥结构安全具有重大影响。结合斜拉桥混凝土桥塔工程实例,介绍了主塔锚固区的设计思路,采用有限元软件建立实体模型研究锚固区应力分布情况和受力特性。结果表明:设置环向预应力对主塔锚固区侧壁受力改善显著,锚固齿块应力集中明显,应适当加大齿块尺寸,加强锚下配筋和横向钢筋配置。     

新型UHPC—大纵肋波折板正交异性桥面板疲劳性能研究

新型UHPC—大纵肋波折板正交异性桥面板取消了顶板与纵肋焊缝,减少了横隔板与纵肋焊缝,为改善正交异性钢桥面板控制部位的疲劳性能提供了一个有效新途径。然而,由于波折板与横隔板保留横向焊缝,其疲劳风险仍然可能存在,故针对纵肋与横隔板位置的关键疲劳细节,采用数值分析并结合热点应力法对各参数影响下的轮载应力幅和疲劳寿命进行评估验证。结果表明,新型组合桥面板的大纵肋波折钢板及横隔板的疲劳寿命主要受弧形切口顶应力幅控制,施工时应加强切口打磨质量,防止疲劳开裂。另外,UHPC板厚增大、横隔板间距减小以及横隔板厚度加大时,各疲劳细节应力幅均有减小趋势,但加大纵肋高度或填充混凝土补强纵肋后,其各疲劳细节应力幅增减趋势并不一致。通过合理参数设计可使得各疲劳细节应力幅趋势均匀,获得优异的抗疲劳性能。     

某系杆拱桥钢拱肋横隔板设计

钢结构的稳定问题是钢结构的最重要问题之一,而横隔板又是钢箱结构保持稳定的重要构件。针对某系杆拱桥拱肋顶箱梁尺寸过小,横隔板无法设置人孔的状况,提出了一种钢箱横隔板的特殊设计方法,解决了该桥钢拱肋横隔板的设置问题。所述方法可为其他工程中类似构造问题提供了一定的参考价值。     

钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究

横隔板弧形切口处疲劳开裂是钢箱梁的主要疲劳病害之一,为提高该细节的疲劳性能,确定其合理构造形式,以某悬索桥(加劲梁采用钢箱梁)为背景,建立钢箱梁节段有限元模型进行疲劳应力分析,基于P-M线性积伤律和Eurocode 3提供的S~N曲线计算其疲劳寿命,比较6种国内外常用弧形切口的疲劳性能,并分析切口半径和横隔板厚度对疲劳应力的影响。结果表明:轮载作用下横隔板弧形切口处存在明显的拉、压应力集中区;疲劳裂纹萌生于压应力集中区,裂纹扩展方向与主压应力方向基本垂直;弧形切口的形式显著影响其疲劳性能,国内外典型孔型中,圆弧+直线方案(孔型4)为刚性横隔板弧形切口的最佳孔型;适当增加孔型4的切口半径和横隔板厚度有利于提高其疲劳寿命,增加切口半径较增加板厚效果更好。     

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。     

顺置式吊杆锚固区受力特性与极限承载力研究

为掌握顺桥向设置的吊杆锚固区在吊杆力作用下的受力特性和极限承载力,以某在建斜拉-自锚式悬索组合体系桥为依托工程,利用ANSYS软件建立壳单元空间有限元模型,对锚固区在最不利荷载作用下的受力性能进行研究;并分别采用线弹性及非线性分析方法对吊杆锚固区极限承载力进行分析,讨论构件的受力情况。结果表明:在最不利荷载作用下,钢锚箱及钢锚梁应力较横隔板应力小;除钢锚梁与横隔板焊接处应力集中现象显著外,各构件应力分布较均匀;各构件顺桥向变形较大。不同极限承载力分析方法表明,此类结构采用壳单元建模进行极限承载力分析时应仅考虑材料非线性。建议在此类结构设计时,对于横隔板刚度不足问题应给予足够重视。