石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

瓯江大桥钢混结合段局部受力分析

运用大型有限元软件ANSYS对瓯江大桥主桥钢混结合段在运营过程中最不利荷载工况下的应力状态进行了分析。分析结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求。针对钢混结合段的构造与受力复杂情况,对此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。     

大跨混合结构连续梁桥钢混结合段局部空间受力分析研究

结合延崇高速公路上跨大秦铁路立交桥设计及施工特点,利用ANSYS建立钢混结合段模型,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的黏结作用。分析了运营过程中2种最不利荷载工况下的应力状态。结果表明：结构总体受力合理,传力及刚度过渡平顺,结构安全可靠,仅在混凝土结合面的预应力锚固处以及局部角隅位置存在应力集中现象。由于钢混结合段构造与受力复杂且有一定的应力集中,结合以往类似结构经验,设计时应将结合段混凝土结构采用高性能自密实钢纤维混凝土。     

摄乐大桥桥塔钢混结合段受力分析

斜拉桥桥塔钢混结合段构件繁多,构造复杂,致使其受力情况难以明确,对于异形截面的桥塔尤其如此。以太原摄乐大桥异形截面桥塔的钢混结合段为研究对象,首先采用Midas Civil软件建立全桥空间杆系模型进行分析,确定了钢混结合段的内力情况,在此基础上再利用大型通用有限元软件ANSYS建立钢混结合段的空间板壳实体模型进行分析,明确该区段钢板、混凝土以及锚固钢筋的受力情况。分析结果表明:该桥桥塔的钢混结合段内力传递平顺,安全储备良好,构造比较合理;若要进一步提高设计的技术经济合理性,可以采取措施提高下层承压板的传力比例,另可以适当减少锚固钢筋。     

钢箱刚架系杆拱桥拱脚钢混结合段构造设计研究

针对钢箱刚架系杆拱桥拱脚钢混结合段受力复杂的难题,应用新型的预应力钢箱混凝土作为拱脚的钢混凝土连接构造,综合利用钢箱内灌混凝土、预应力钢束、剪力钉和开孔钢板、承压钢板等进行合理搭配设计,并采用有限元计算方法对该新型构造进行仿真分析。计算表明:该构造设计可明显改善和缓和拱脚的应力集中,达到拱脚刚度顺适过渡、受力协调均匀的目的,施加的预应力可使钢箱拱拱脚和拱座处于良好的结合状态。该研究成果为类似工程设计提供了一定的理论基础,可供参考。     

混合连续梁钢混结合段力学性能研究

以平申线航道(上海段)整治工程中泖港大桥为工程背景,建立组合桥面板钢-混凝土梁结合段板壳实体有限元模型,进而分析实桥结构结合段及两侧主梁应力分布、受力特点以及钢混结合段的荷载传递机理。在实桥有限元模型基础上,针对纵向预应力、连接件数量、连接件刚度,对模型进行系列参数化分析,总结上述参数对结合段力学性能的影响,为今后钢混结合段结构设计提供依据。     

混合梁钢混结合段格室受力精细化分析

钢混结合段是混合梁研究的重点,如何模拟结合段复杂构造是结合段受力性能分析的关键。现以某混合梁斜拉桥为背景,开展了钢混结合段格室受力的精细化分析,研究钢混结合段的受力特性。精细化分析利用ANSYS截取结合段格室局部建立有限元模型,模拟其格室、承压板、开孔板、剪力钉和PBL键的构造,分析其在轴向力作用下的响应,剪力钉的传力规律,混凝土与钢格室之间的相对滑移关系,以提出结合段合理的简化模拟方法,为类似结合段的分析提供参考。     

青衣江大桥钢混结合段局部应力分析

结合青衣江大桥的设计特点,运用有限元软件FEA建立青衣江大桥钢混结合段结构分析空间有限元模型.采用桁架单元模拟,并根据桥梁设计规范中弹性组合和短期组合的最不利荷载工况,分析钢混结合段在这2种工况下的应力状态,检验设计的安全性与合理性.     

普通预应力与后结合预应力钢混组合梁桥性能对比

为了对比普通预应力钢混组合梁桥与后结合预应力钢混组合梁桥的性能差异,采用数值模拟的方法,建立了钢混组合梁桥有限元模型。基于实际钢混组合梁桥的施工过程及使用条件,详细分析了钢混组合梁桥的受力情况,对比了两种预应力钢混组合梁桥的材料用量、钢主梁应力,以及负弯矩区混凝土桥面板应力。结果表明,相对于普通预应力钢混组合梁桥,采用后结合预应力技术,对钢混组合梁桥的负弯矩区混凝土板施加预应力,可以使施工更加方便,从而降低施工难度,并提高材料的利用率,减少材料用量。     

客运专线预应力混凝土箱梁三维有限元分析

哈大客运专线四平枢纽立交采用主跨48 m等高度、变宽度预应力混凝土连续箱梁方案。介绍采用通用有限元软件ANSYS,对预应力异形箱梁建立空间实体有限元单元模型,并结合平面梁单元计算结果对比研究其结构受力特性。     

基于超高性能混凝土组合桥面钢箱梁的混合梁钢与混凝土结合段受力性能仿真分析

对于某钢混凝土组合-混合连续箱梁桥,提出了跨中采用钢-超高性能混凝土（UHPC）组合梁、桥面板采用矮肋板的方案以减轻自重,钢-混结合段区域上表面再覆盖一层UHPC,从而形成超高性能混合梁。为重点研究钢-混结合段的受力性能,首先采用MIDAS/CIVIL桥梁专用有限元计算软件建立了连续箱梁桥的大尺度整体模型,以确定钢-混结合段的最不利受力工况及其具体的内力数值;随后采用ABAQUS建立了钢-混结合段的小尺度局部有限元模型进行精细化分析,以明确该区域钢、普通混凝土（NC）和UHPC的应力分布情况。计算表明该桥钢-混结合段的刚度能平稳过渡,钢、NC和UHPC的应力水平均较低,具有良好的安全储备,能够满足桥梁的受力要求。     

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况，根据某实际工程，利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型，分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明：运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况；塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律，钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度；主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中，峰值达8.5 MPa；最大主压应力为16.8 MPa，均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下，塔-基钢混结合段受力安全。     

大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段受力性能研究

为研究大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段的力学行为与传力机理,设计相似比为1:4的全截面静载试验模型,测试最不利及超载工况下结构的应力、变形、开裂等;结合有限元仿真分析,研究桥塔钢-混结合段的传力机理,并进一步探讨结构构造参数对其影响规律。结果表明:最不利荷载工况下,钢结构最不利压应力为-165.44 MPa,位于钢过渡段主跨受压侧壁板;混凝土最不利拉应力为8.65 MPa,叠加预应力效应后约为1.73 MPa,位于混凝土段边跨受拉侧;沿塔轴向,钢结构应力平缓降低并在承压板附近存在突变,混凝土应力较为平稳;剪力钉及PBL剪力键弯曲应力均呈"两头大、中间小"的马鞍形分布。模型各构件实测应力随荷载增加呈线性增长,模型整体处于弹性受力状态;结合段钢-混最大滑移值仅65 μm,钢-混之间协同受力良好;模型上下缘实测应力差异约为10%,表明双向曲面构造引起一定的空间受力特性,但挠度量值差异小。超载工况下,1.4倍加载时混凝土段边跨受拉侧出现裂纹;1.7倍加载时钢过渡段主跨受压侧局部应力屈服,模型受力整体表现为以钢过渡段受压侧及混凝土段受拉侧最为不利。2.0倍加载下,模型水平挠度随荷载变化均近似线性增加,转角近似满足线性变化,受混凝土开裂影响较小;最大水平挠度仅1.43 mm,挠跨比约为1/3 000,结构具有良好的刚度性能;结合段内混凝土局部开裂对受拉区的钢-混相对滑移影响较为显著。通过承压板、钢壁板及PBL板分别传递荷载66.3%、15.2%及18.5%,承压板为主要传力构件。参数讨论表明,原桥合理承压板、钢壁板厚度分别介于40~80、24~40 mm之间,剪力连接件刚度对结构传力影响较小。     

自锚式悬索桥钢-混结合段受力性能研究

混合梁在自锚式悬索桥中具有广泛应用，其钢-混结合段是影响结构整体受力的关键部位。以主跨336 m的上海嘉松大桥为工程背景，建立了考虑相对滑移的钢-混结合段板壳-实体有限元模型，分析了混凝土、钢结构应力及抗剪连接件的剪力分布规律，研究了结合段受力性能，并提出了连接件最大剪力简化计算方法。     

大跨度自锚式悬索桥主梁钢-混结合段模型试验

为研究大跨度自锚式悬索桥主梁钢-混结合段的受力性能与传力机理,以重庆鹅公岩轨道专用桥为研究背景,设计相似比为1：3的钢-混结合段缩尺试验模型,采用自平衡加载方法施加轴向试验荷载,测试模型的应力与滑移情况,并将试验结果与有限元分析结果进行对比,验证有限元模拟方法的正确性;而后利用有限元分析结果,得到钢-混结合段在轴向荷载作用下的传力机理。研究结果表明：在试验荷载作用下,试验模型各构件的应力水平均随荷载增大呈线性趋势增长,结构整体处于弹性工作状态;结合段开孔钢板与填充混凝土之间的相对滑移量较小,最大相对滑移量仅为4.2 μm,钢-混之间的协同受力状态良好;轴向荷载首先通过结合段开孔钢板端部的面内承压作用传递至钢梁,之后PBL连接件与栓钉连接件进一步将轴力传递至钢梁,最后通过承压板的面外承压作用将剩余轴力全部传递至钢梁;其中,承压板为主要传力构件,传递61.1%的轴力,剪力连接件与开孔钢板端部传力比例分别为17.0%与21.9%,开孔钢板端部的传力作用不可忽略。研究结果可为后续类似结构的研究与设计提供参考。     

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。     

大跨钢桁拱钢-混组合桥面板极限承载力试验

为评估钢一混组合桥面板结构在公路荷栽作用下的极限承载力,对其进行极限承载力性能试验研究。根据圣维南原理,选取正负双向弯矩受力的立柱区部分桥面板作为实桥的有限元分析模型,并试验制作了2个等尺模型试件A和B,用于考察钢一混组合桥面板正负双向弯矩区的极限承载力性能。试验结果表明：模型A混凝土板被拉坏,工．字钢上下翼缘板、腹板以及纵向钢筋始终未屈服,PBL、钢底板以及横向钢筋均在破坏之前屈服,模型A的破坏荷载为1750kN;模型B混凝土板被压坏,PBL在破坏之前屈服,模型B的破坏荷载为2200kN。研究结果可为钢一混组合桥面板极限承栽能力设计计算提供参考。     

渭河大桥钢-混结合段设计

为减轻自重,增大桥梁跨越能力,渭河大桥主桥第一联采用钢-混混合连续梁桥方案。第一联90m边跨为钢-混混合梁,其中混凝土段长36m,钢-混结合段长2.5m,钢箱梁段长51.18m。采用ANSYS 10.0建立钢-混结合段模型,进行受力性能分析。分析结果表明:全桥及钢-混结合段的破坏荷载较高,结合段的安全储备很大;钢-混结合段在最不利荷载作用下应力均较小,材料在弹性范围内;通过钢-混结合段的设计,能保证结构刚度的平稳过渡和内力平顺传递。     

三跨钢-混混合连续梁桥结合段传力性能研究

G318国道长桥大桥主桥为三跨钢—混混合连续梁航道桥,该桥钢—混结合段在预应力混凝土箱梁侧预埋钢接头与钢箱梁焊接.为研究该桥钢—混结合段传力性能,采用有限元软件MIDAS FEA建立钢—混结合段有限元模型,对结合面钢箱梁侧腹板、结合部分混凝土及预埋钢板顶底面、钢接头部位进行应力分析.分析结果表明:该桥钢—混结合面钢箱梁侧腹板处于较好的工作状态;钢—混结合部分传力性能良好;钢—混结合部分传力机理为当弯矩荷载传递到钢垫板时,荷载主要由预埋钢接头的上、下缘承担,然后荷载通过钢板传递到混凝土,钢接头中的PBL开孔板及钢横隔板传力作用不明显.