某立交桥岔口异形结构空间力学特性分析

针对某岔口异形结构,分别用空间梁格法及实体分析法建立三维有限元模型进行分析,并与荷载试验实测结果进行对比,对比显示,空间实体分析的应力、位移、荷载与实测结果最接近并略偏大;结构偏载效应及箱梁剪力滞效应明显;梁格法分析结果与实测结果非常接近,表明梁格法能较好的反映结构的总体性能,且能够反映偏载效应,但梁格法不能反映箱梁结构的剪力滞效应;单梁法本质上不能体现异形结构的力学特征。     

桥梁全壳空间计算模型及其在单片结构桥梁中的应用

以梁杆单元为主体的钢桥传统计算分析方法存在不能准确反映桁架杆件之间和杆件与桥面之间的连接性能，包略桁架杆件横向尺寸效应等问题。文中提出了全桥全壳空间计算模型，并应用于单片结构桥梁方案的全桥空间计算中。该模型具有通用性，文中的研究有益于寻找钢桥结构行为的仿真分析途径，准确计算具有结构缺陷的现有钢桥的承载能力，真正连接钢桥图形系统与结构分析系统，探索大跨柔性钢桥的结构分析新方法等。     

高墩大跨径弯桥在悬臂施工阶段刚构的非线性稳定分析

以非线性稳定理论为基础,以高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段的结构稳定性为研究对象,利用有限元法对其在悬臂施工阶段荷载状态各工况分别进行考虑材料非线性和结构大变形与材料非线性的双非线性稳定性分析,计算了不同工况、不同曲线圆心角、不同墩身长细比、不同系梁个数的刚构桥在悬臂施工阶段非线性稳定系数和悬臂端位移,对计算结果进行了分析,归纳出高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段非线性稳定荷载系数和悬臂端位移与桥梁曲线圆心角、墩身长细比及系梁个数的关系。结果显示:非线性稳定荷载约为特征值屈曲荷载的35%,弯桥曲线圆心角对非线性稳定荷载系数和悬臂端位移的影响更为突出,多个系梁对悬臂施工的稳定并非有利。     

一种有效的弹塑性梁模拟方法

根据桥梁工程的实际需要,提出采用一个梁单元和一个杆单元组串联而成的等效单元组来模拟平面弹塑性梁,并推导了根据弹塑性梁的荷载—位移曲线求等效单元组参数的有关公式。最后,在某桥的桥墩上采取笔者提出的等效单元组模型,计算了该桥的弹塑性地震响应。     

一种有效的弹塑性梁模拟方法

根据桥梁工程的实际需要，提出采用一个梁单元和一个杆单元组串联而成的等效单元组来模拟平面弹塑性梁，并推导了根据弹塑性梁的荷载—位移曲线求等效单元组参数的有关公式．最后，在某桥的桥墩上采取笔者提出的等效单元组模型，计算了该桥的弹塑性地震响应．     

预应力混凝土梁超载能力分析

为了验证利用有限元法分析预应力混凝土梁极限承载能力的准确性,对T形预应力混凝土模型梁进行了极限承载力加载破坏试验,采用ANSYS有限元程序,建立了T梁的分离式有限元模型,分析了模型梁从加载到破坏全过程的受力和变形。发现利用实验与有限元法得到T梁的荷载-挠度曲线与荷载-应变曲线的变化趋势一致,并呈现良好的非线性,但是通过荷载试验得到T梁的超载能力为9.07 kN.m,按照有限元分析得到的超载能力为12.48 kN.m,偏差较大,原因是分析模型偏于理想化。分析结果表明:利用有限元法在总体上能够有效地模拟钢筋混凝土梁受力全过程中各个量的非线性变化,对超载能力的求解是可行的。     

斜拉桥扁平钢箱梁空间有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。本文以一座稀索体系钢箱梁斜拉桥为背景,建立扁平钢箱梁板壳有限元节段模型,对其进行空间应力分析。考虑到梁段以外附近区域的作用,在梁两端截面上施加由平面杆系结构分析所得的端面内力;另外,恒载及汽车荷载也施加在相应的位置,分析了扁平钢箱梁在最不利荷载组合作用下的空间应力效应;并在考虑几何非线性和材料非线性的基础上,对扁平钢箱梁进行极限承载力分析。为扁平钢箱梁的设计提供参考。     

移动荷载速度对薄壁箱梁剪力滞效应的影响

为研究薄壁箱梁在动荷载作用下的剪力滞效应,基于能量变分法推导了翼缘板正应力计算公式,并采用ANSYS有限元软件进行了验证.利用ANSYS建立不同跨宽比、不同移动荷载速度、不同荷载工况的单箱三室薄壁箱梁空间板壳模型,计算移动荷载作用到跨中的翼缘板正应力值,研究了移动荷载作用下简支薄壁箱梁桥的剪力滞效应.分析结果表明:剪力...     

斜拉桥钢桥塔极限承载力分析

斜拉桥钢桥塔相对于混凝土桥塔而言一个值得注意的问题是,钢桥塔还关注局部稳定对结构整体稳定性的影响.当无法了解结构在复杂的初始缺陷、温度荷载等非线性因素作用和整体-局部相关稳定作用下的临界荷载时,只能靠放大安全系数来保证结构的安全,这样进行钢桥塔的设计以及建造,存在较大的盲目性,势必造成大量的隐患和浪费.以某斜拉桥为例,通过空间杆系模型和板壳元模型的对比分析,考虑不同的失稳判定准则和整体、局部缺陷及非线性温度影响,对钢桥塔的极限承载力进行研究,为大跨度斜拉桥钢桥塔的极限承载力分析及设计提供一定的理论依据.     

预应力混凝土桥梁T形梁徐变效应研究

预应力混凝土桥梁组合结构中，混凝土自身的徐变效应会对桥梁结构的可靠性产生重要影响。选择上海某特大桥作为研究对象，采用三分点加载方式在梁上加载10KN荷载，构建了网格划分后的混凝土T形梁有限元模型。根据徐变模型将徐变系数的计算公式导入到蠕变程序中，经过编译计算得到徐变模型下的时程曲线，实现了对预应力混凝土T形梁的徐变效应分析。结果表明，修改了有限元分析软件中自带的显示蠕变准则之后，文中徐变模型得到的混凝土T形梁徐变效应与实际情况更加贴近。     

城市桥梁在拥堵车辆作用下的荷载效应

通过对大城市交通拥堵和城市道路的车流分布特点的分析,模拟了车辆拥堵状态下的车辆荷载模型,然后选取了一座具有代表性的桥梁来展开研究,计算桥梁在不同的拥堵荷载模式下的荷载效应,包括梁体弯矩和剪力的变化规律,并将计算结果与设计状态下的荷载效应相比较,从而反映和揭示桥梁的实际受力状况.研究发现,小轿车拥堵、大客车拥堵以及小轿车和大客车混合拥堵所产生的荷载效应均小于设计荷载效应;而拥堵车辆中包含重车时所产生的荷载效应均可能大于设计荷载效应,对桥梁结构安全构成直接的威胁.     

异形无横撑钢拱桥横向稳定性分析

以范县某异形拱桥无横撑钢拱桥为工程背景,依据弹性稳定分析理论,利用Midas Civil建立空间有限元模型,通过恒载、风荷载等工况组合作用下的桥梁稳定性分析来探究大跨度钢异形拱桥的主要失稳模态,并将恒载、风荷载对桥梁稳定性的影响进行对比分析,验算结构的最不利状态。     

表层嵌入混合FRP筋的连续梁弯曲性能与影响因素

通过4根表层内嵌入不同FRP筋加固连续梁试件的静载试验,研究了试验梁的弯曲性能,借助通用有限元分析软件分析了影响试验梁承载力的混凝土强度、初始荷载、FRP筋弹性模量与配纤率等因素。分析结果表明:FRP筋与混凝土之间未发生剥离破坏,加固效果显著;与未加固梁相比,加固梁屈服荷载与极限荷载提高幅度分别可达31%、56%;随着混凝土强度、FRP筋弹性模量与含纤率的提高,加固梁屈服荷载与极限荷载提高幅度分别可达38%、17%;随着初始荷载的增大,加固梁屈服荷载与极限荷载降低幅度分别可达6%和24%;试验梁屈服荷载模拟值与试验值的平均比值为0.969,极限荷载模拟值与试验值的平均比值为0.962,钢筋屈服时跨中挠度模拟值与试验值的平均比值为1.104,梁破坏时跨中挠度模拟值与试验值的平均比值为1.024,荷载-挠度模拟曲线与试验曲线走势基本一致,这说明有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元法可以较好模拟试验梁的力学性能。     

变高度薄壁箱梁剪力滞的几何非线性分析

根据势能变分原理,考虑薄壁箱梁翼缘的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性,导出了变高度薄壁箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条最小二乘配点法进行求解.将计算值与试验结果进行了比较,两者吻合较好.研究表明,对于三跨变高度薄壁连续箱梁,在均布荷载作用下,内支座截面的应力分布不均匀程度较中跨跨中截面大;荷载越大,非线性效应越显著.     

混凝土箱梁大悬臂模型桥极限状态试验研究

以某实桥联混凝土箱粱横向大悬臂为原型,根据相似原理,建立模型非线性准则,设计制作了1:10缩尺模型.研究了混凝土箱梁大悬臂模型桥的极限状态受力性能和变形、破坏形态、破坏机制、裂缝宽度及发展规律.研究表明:集中荷载作用在跨中,模型桥承载力达到极限状态时.荷载作用处变形相对其他部位较大;集中荷载作用在大悬臂横梁两端,横梁上缘顶板顺桥向开裂长度过大,裂缝过宽而导致模型桥极限承载能力下降;由于混凝土箱梁大悬臂模型桥宽跨比较大,双向受力明显,最终表现为局部承载.     

四线铁路圆端形薄壁空心桥墩的弹塑性稳定分析

以四线圆端形薄壁空心墩为研究对象,利用通用有限元程序ANSYS进行非线性屈曲分析,探讨了结构原始缺陷及混凝土材料非线性对四线超宽圆端形薄壁空心墩稳定性的影响,将有限元弹塑性稳定分析得出的极限临界荷载与按铁路桥梁设计规范中计算桥墩纵向整体稳定性的屈曲临界荷载公式结果进行了分析比较,并对四线铁路圆端形薄壁空心墩的稳定性能作出了评价.     

某大跨连续刚构桥结构设计作用效应分析

以一座三跨连续刚构桥为例,使用大型有限元软件建立全桥结构有限元模型,通过选取合理的分项系数,对不同设计荷载进行组合,分析结构的受力状态。针对该桥的施工阶段和成桥阶段分别进行了作用效应组合设计,经分析表明,该桥梁设计同时满足极限承载能力极限状态及正常使用能力极限状态设计要求。     

不同截面薄壁梁的轴向耐撞性对比研究

针对汽车碰撞安全研究的需求,以汽车前纵梁为研究对象,分析了薄壁直梁的耐撞性评价指标,运用非线性有限元理论建立了方形和方锥形2种不同截面薄壁直梁的有限元模型,研究了这2种截面的薄壁直梁结构在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并对他们的耐撞性能进行了对比.结果表明,锥形截面薄壁梁的吸能特性优于方形结构.     

基于纤维单元的斜跨异型拱桥极限承载力分析

斜跨异型拱桥拱肋同时受到面内和面外索力作用,为双向压弯构件,受力具有明显空间特征.采用梁单元纤维模型材料非线性方法,同时考虑几何非线性,对张家口通泰大桥进行极限承载能力全过程分析.随着荷载的不断增加,吊索逐根达到承载极限;拱肋同时发生面内、面外变形;一侧拱脚附近截面在轴力和面内、面外弯矩的共同作用下,逐步进入塑性;最后吊索全部屈服,主梁受力接近于简支梁,跨中截面形成塑性铰,全桥结构达到承载极限.纤维模型能够准确模拟拱肋双向压弯荷载下截面逐步进入塑性的全过程,适用于复杂受力构件梁单元材料非线性计算.     

计算模型对简支箱梁和T梁剪力滞结果影响

以剪力滞效应为研究对象,分别采用MIDAS和ANSYS两种软件配合不同的荷载形式、单元类型和网格密度对一个简支箱梁模型和一个实际简支T梁结构进行计算对比,分析了模型参数和荷载类型对所得结果的影响,为剪力滞效应的有限元分析提供了参数。研究表明:对于同一计算工况,ANSYS比MIDAS所得应力幅值略大,实体单元比板单元所得应力幅值略大,高密度网格比低密度网格所得应力幅值略大,但偏差大都在±5%以内;当腹板与顶板无承托时,对于任意荷载作用,两种软件的1倍网格板单元即可准确得到顶板的剪力滞效应;当腹板与顶板有承托时,在点荷载和线荷载作用下,可采用板单元进行顶板的剪力滞效应分析,但对面和体荷载,则需要采用实体单元进行分析,并且均可采用1倍网格密度。