板桁组合结构主桁节点板应力集中系数研究

为给板桁组合结构节点板的设计提供参考,以沪通长江大桥为背景,针对板桁组合结构的传力特点,采用ANSYS建立节点区域梁段的板壳模型,计算轴力、弯矩单项荷载作用下节点板区域的应力分布特征和应力集中系数。分析弦杆腹板高度、腹杆翼缘宽度、弦杆与腹杆间圆弧半径、腹杆间圆弧半径4个参数对应力集中系数的影响,并拟合出应力集中系数的计算公式。结果表明:单项荷载作用下的应力最大值均出现在所加载的杆件与相邻杆件间的节点板圆弧过渡起始位置;不同杆件在轴力、弯矩作用下的节点板区域应力集中系数不同;下弦杆在轴力、弯矩作用下的节点板区域应力集中系数均较大;下弦杆在轴力作用下的节点板区域应力集中系数与现有公式计算值吻合较好,其他情况下节点板区域的应力集中系数均较现有公式计算值大,需引起重视。     

公轨双层斜拉桥局部应力状态及结构优化设计研究

为优化公轨双层斜拉桥的构造设计,以东水门长江大桥为研究背景,取主桥跨中区域(约112m)建立有限元模型进行仿真模拟,该模型对桥梁各类构件的实际构造特征和截面尺寸进行了精细化模拟。基于数值模拟结果,分析了桥梁结构及局部构件的应力状态,并针对加劲肋、横梁对桥梁的变形控制和桥面应力的影响进行了参数化分析。结果表明:腹杆是上下层桥面惟一的传力构件,上下层桥面板的峰值应力主要出现在腹杆与弦杆节点处,建议考虑增大节点板厚度、转角采用圆曲线过渡或局部加固,以减小局部应力集中;加劲肋的间距变化对桥面应力及局部变形影响较大,间距宜控制在0.35~0.7m,否则将导致应力分布的改变及较大的局部凹陷;横梁的分布对桥梁变形控制及应力分布等至关重要,建议类似桥梁横梁间距控制在3m左右,在弦杆节点处设大横梁,节间设置小横梁。     

大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点局部应力分析

为明确大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点处的板件传力特点,以主跨420 m网状吊杆钢箱梁拱桥——济南齐鲁黄河大桥为背景,建立全桥板壳-杆系混合有限元模型,分析不同荷载工况下拱-梁节点板件的受力特性,以及拱肋轴力在拱-梁节点的传力机理.结果 表明:该桥拱-梁节点各板件受力主要由恒载控制,活载响应约占总荷载响应的10％;系梁横桥...     

无背索曲塔曲梁斜拉桥施工稳定性分析

以某一无背索曲塔曲梁斜拉桥为分析对象,针对桥梁结构特征,采用结构整体静力有限元分析桥梁极限状态及施工关键节点的整体与局部结构静力性能和动力特性,获得桥梁稳定性特征。研究结果表明:极限承载力作用下,桥塔混凝土、桥塔钢板、钢箱梁、边跨混凝土梁应力范围均满足施工标准;恒载作用下,索塔混凝土最大竖向压应力出现在内索塔与墩底连接处,在内塔底部出现最小压应力,主梁最大竖向变形出现在梁顶端位置;活载和风荷载作用下,外索塔在顺桥向荷载下产生最大变形,内塔底部产生局部最大拉应力;连接索塔削弱薄塔处顺桥向和横桥向最大拉应力均较大,因此,在设计施工中需要对该削弱薄塔区进行局部加强,避免出现结构失稳性破坏。     

钢桁梁整体焊接节点试验与非线性有限元分析

文章以上海闵浦二桥中的典型整体焊接节点为背景,采用1/3模型节点进行了不同荷载工况下受力全过程试验研究和非线性有限元分析,在此基础上对关键设计参数进行了优化。研究显示:在设计荷载工况及超载工况下,节点安全可靠,满足规范要求;节点板上弦杆与腹杆之间、左右腹杆之间的圆弧转角处出现一定的应力集中现象;上、下翼板的应力相比其他板件的要大;模型节点试验值与非线性有限元计算值吻合良好。     

连续钢桁梁施工阶段整体节点局部应力分析

郑州黄河公铁两用桥主桥为国内首次采用无竖杆的三主桁斜边桁的空间桁架形式,其节点构造及受力复杂。主桥第2联连续钢桁梁采用悬臂拼装施工,为了解这种新型节点板在悬臂拼装施工最不利阶段时的局部受力情况,确保桥梁建造安全,建立第2联受力最大、有代表性的典型节点E80局部应力计算的精细有限元模型,进行节点板区域局部应力分析,得到节点板的应力分布情况。计算结果表明:在最大悬臂最不利工况下,与节点板相连接的各杆件主要承受压应力,应力水平低,分布比较均匀;节点板整体应力水平比较低,在节点板局部区域及下弦杆底板的某些区域应力值较大,出现应力集中,但应力值小于钢材的屈服强度,结构处于安全状态。     

双塔双索面斜拉桥结构荷载效应分析

以西南地区某大桥结构荷载效应分析为例,研究了双塔双索面斜拉桥结构在恒载、活载、温度荷载作用下,边跨1/2、中跨1/4、中跨1/2、中跨3/4截面处的位移、应力以及索力等参数的力学响应。研究结果表明:1)在恒载作用下,中跨1/2处挠度最大,主梁监测截面和索塔根部均处于受压状态,跨中截面附近出现最大压应力,达10.1MPa;2)在活载作用下,中跨1/2处竖向位移达最大值,而主塔监测截面应力位于-4~0.7MPa区间内;3)在温度荷载作用下,主梁监测截面在升温与降温两种情况下的竖向位移大小相等,挠度方向相反,应力基本呈对称分布,索力负值最大处为13#拉索处。     

单索面斜拉桥内力分布特征及荷载传递机理研究

为研究单索面斜拉桥的受力特性,以东水门长江大桥(采用正交异性钢桥面板的单索面斜拉桥)为背景,采用ANSYS软件建立全桥三维有限元模型,计算上、下层桥面沿纵向和横向的轴力、剪力及弯矩分布规律,分析上、下层桥面及腹杆的最大、最小主应力。结果表明:上层桥面沿纵向轴力和剪力在斜拉索及桥塔处取得极值,沿横向轴力变化不大,剪力和弯矩在中纵梁处取得最大值;下层桥面沿纵向轴力在跨中及桥塔处取得极值,沿横向轴力变化不大,剪力和弯矩分别在桥面中部和侧边取得最大值;受斜拉索索力影响,上层桥面锚箱附近易发生应力集中,应力向两侧均匀传递,下层桥面荷载主要通过腹杆内、外侧进行传递,腹杆应力峰值在其两端与节点板连接处。     

圆环桥塔细部分析

圆环塔塔身与塔脚柑接处截面变化较大,为验证此处构造措施合理性及整体计算的准确性,采用了板单元建立了局部分析模型,井通过恒载作用下的杆系单元与板单元模型下的同一位置的正应力、范梅塞斯应力值的对比,分析钢箱截面的其应力分布规律,验证了杆系啦元整体模型分析结果的正确性与安全性。     

连续钢桁梁-桁拱组合桥节点的局部受力分析

为探讨桁梁-桁拱组合桥节点设计的合理性,建立上海嘉定蕴藻浜大桥梁、板单元相结合的局部计算模型,分析其关键节点受力和桥面板剪力滞效应。分析结果表明:局部模型是正确的;桁架节点板在支座垫板位置边缘有较大的应力集中,建议用加劲加强或改善构造设计;节点板在下弦杆与系梁倒角处出现较大的应力集中,可适当增大倒角的半径;桥面板边跨侧受压、主跨侧受拉,横向应力分布基本相同,纵向应力在横向呈现类似M形的分布,应力在系梁部分最大、向两边逐渐减小,小纵梁和加劲肋对应力变化影响较小。     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。     

基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

预应力混凝土部分斜拉桥拉索与预应力筋分配比研究

预应力混凝土部分斜拉桥的整体钢绞线用量由斜拉索与体内预应力钢筋两部分组成,两者用量直接影响结构整体受力。该文基于两者对截面预压应力的计算公式,采用Midas/Civil建立全桥有限元模型,控制斜拉索及预应力钢筋的初始张拉应力,通过改变两者的面积控制两者用量,分析两者的用量比例对结构受力性能的影响。计算结果表明:部分斜拉桥索、筋比值越大,跨中在恒载、活载及时变效应下的变形值越小,对应拉索应力幅值越小;但预应力所占比例过小时,跨中在恒载作用下即会出现拉应力。当索、筋分配比值为1.22左右时主梁压应力储备最为安全且变形值均满足规范要求。     

曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥加固方案研究

郑州市北三环路彩虹桥为(122+62+62+122)m简支曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥,为改善其目前运营服务能力,提出6种加固改造方案,针对各加固方案进行仿真计算分析。计算结果表明:简支变连续体系改造使主桁端部出现应力集中现象,不适用于该桥改造;在改造横撑的基础上增设跨中吊杆是减小横梁跨中相对变形的有效途径;增设边纵梁和外吊杆可有效改善横梁悬臂端变形,提升悬臂段桥面承载力;增大腹杆截面可明显提高62m跨径桥梁的整体刚度和横梁局部刚度,有效降低腹杆的应力幅;加强纵向预应力可有效降低桥梁的下弦杆变形,但对横梁相对变形影响不大。综合运用横撑改造、增设跨中吊杆和外吊杆、增大腹杆面积、加强下弦杆纵向预应力等几种改造措施使桥面变形明显改善,62m跨径桥梁整体结构刚度得到有效提高,腹杆最大应力显著降低,上弦杆最大应力仍有足够的安全储备。     

钢桁腹预应力混凝土组合箱梁桥基本力学性能研究

钢桁腹预应力混凝土组合箱梁桥是一种采用钢桁式腹杆代替混凝土腹板的新型组合结构桥梁,能够充分利用混凝士的抗压和钢材的抗拉性能.以一座钢桁腹预应力混凝土组合箱梁桥为工程背景,运用有限元软件ABAQUS进行数值分析,研究了典型截面的混凝土顶底板的剪力滞效应、钢桁腹的应力等基本力学性能.研究表明:荷载作用下全桥的各个截面均存在正应力分布不均匀的现象;桥梁的约束情况对剪力滞的影响较大;除了桥梁跨中个别节点外,其他节点两个钢桁腹杆分别承受压力和拉力.     

大跨度钢桁拱桥关键节点受力特性及优化研究

钢桁拱桥是以承压为主的结构体系,随着跨径的不断增大,其非线性效应会变得十分突出,因此选取关键节点进行受力状态分析就显得尤为重要。选取国内具有代表性的公路钢桁架拱桥(100 m+400 m+100 m=600 m)关键节点作为研究对象。该桥下拱肋与下弦杆交汇处的节点(B9节点)采用焊接整体节点,节点板将主桁相关杆件和桥面纵、横梁连成一体,各构件内部加劲肋众多,形式、尺寸多样,节点的结构构造和受力状态复杂。在全桥空间有限元分析的基础上,选取具有代表性的B9节点和两个最不利的主力组合工况,完成了局部精细有限元分析。结果表明:两个工况下B9节点各相关杆件绝大部分区域应力水平较低,Mises等效应力小于200 MPa,局部区域应力集中程度较严重,应力水平超出了弹性范围。针对拱内下弦杆变截面处出现的高应力区域的情况提出了改善措施,提出在该位置增设一道环形横隔板,该方案可不影响下弦杆内的柔性系杆通过。增设横隔板后,变截面处的应力集中现象得到明显改善,应力水平在弹性范围以内。     

基于ANSYS的某在役悬索桥砼主塔结构性能分析

采用MIDAS/Civil建立悬索桥运营期空间分析模型,通过分析确定该桥塔顶荷载与位移;利用ANSYS建立该桥砼索塔实体有限元模型,对索塔进行恒载、活载及温度工况下应力验算,通过索塔应力路径和主应力分析,确定索塔各荷载工况下结构性能和出现裂缝的原因。结果表明,在相同温差条件下,沿塔高方向,索塔侧面下部(下横梁附近)的第一主应力略高于上部第一主应力,即同一工况下索塔侧面下部产生裂缝的概率及裂缝大小高于上部;内外温差对结构影响很大,特别是温度内高外低时会在结构外表面产生较大拉应力。     

钢箱梁斜拉桥索梁锚固区钢锚箱受力性能及结构局部优化研究

大跨径斜拉桥钢箱梁索梁锚固区为空间受力构件,板件受力相对复杂。该文选取主梁锚固区为分析对象,建立局部有限元模型,研究了成桥恒载+最不利活载工况的最大索力作用下主梁锚固区钢锚箱的应力分布规律,并通过优化钢锚箱抗剪板尺寸,改善了结构应力分布,同时降低了应力集中效应,可为同类型工程提供借鉴。     

不同钢桥面板厚度下疲劳性能分析

针对钢箱梁正交异性钢桥面板极易出现的疲劳破坏,在有限元分析软件ANSYS中建立某钢箱梁车行天桥的疲劳分析模型,分析不同顶板厚度及不同横隔板间距下的4个典型疲劳细节点处的疲劳应力,并根据钢桥设计规范验算这些工况下的等效常值应力幅。结果表明,桥面板厚度的适当增加,可以有效降低各构造细节处的疲劳应力,而横隔板间距的减少,也能在一定程度上改善桥面板的疲劳性能。     

板拉桥结构应力与塔高的相关分析

本文通过对不同塔高板拉桥上部结构的恒载、活载应力计算分析，总结板拉桥结构应力分布特点，得出具有代表性的应力特征点，并分析各特征点应力与塔高的相关关系，讨论合理的高跨比。