钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

拱塔斜拉桥桥塔钢-混结合段空间受力分析

斜拉桥桥塔钢-混结合段结构复杂,构件众多,使得其受力状态极为复杂.以某拱塔斜拉桥的桥塔钢-混结合段为基础,利用Midas/Civil建立空间杆系模型,进行整体静力分析,确定桥塔钢-混结合段部位3种最不利荷载工况,得出其荷载和位移的边界条件.再利用大型空间有限元软件ANSYS,建立桥塔钢-混结合段三维实体模型,并进行受力分析,明确钢-混结合段处钢板和混凝土的受力性能.计算结果表明:钢-混结合段的变形较小,钢板和混凝土的应力水平较小,结构的安全储备良好.     

空间刚架结构钢-混结合段的力学性能

为了研究某高速铁路空间刚架结构钢-混结合段的力学性能及传力机理,对其进行了1∶2大比例节段模型试验及非线性有限元分析.对试验模型分别进行正常使用极限状态与承载能力极限状态加载,测试主要构件的应力、变形分布及其随加载历程的变化;结合非线性有限元分析,探讨了结合段传力构件之间的荷载分配关系.研究结果表明:钢-混结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低;钢结构与混凝土之间相对滑移量较小,二者能协同受力;结合段内混凝土、钢板、剪力键等均处于弹性工作阶段,且应力分布均匀,具有较高的安全储备;钢-混结合段能有效传力,承压板和剪力键各自分担50%的荷载,荷载分配较合理.      

外倾式矮塔斜拉桥主塔上塔柱空间受力分析

以浮山县丞相河特大桥(87+160+87)m双塔斜向双索面PC矮塔斜拉桥工程为背景,以主桥"Y形"主塔结构上塔柱为研究对象,对主塔上塔柱采用有限元软件进行三维空间实体建模,从索塔结合部索鞍、主塔上塔柱根部局部应力计算来分析外倾式矮塔斜拉桥上塔柱的应力状况,并提出降低主塔上塔柱根部应力的施工措施,以确保主塔结构在施工时的安全、稳定性,可供同类型桥梁在桥型结构设计时参考。     

车辆荷载作用下钢-混组合桥面系的疲劳损伤

针对钢-混组合桥面系在车辆荷载作用下的疲劳失效特点,以某大跨度钢-混组合桥面系悬索桥为工程背景,建立了钢-混组合桥面系的有限元模型。基于等效疲劳损伤原理,对某长江公路大桥24h实测交通荷载数据进行计算,得到了7类典型车辆荷载模型及其频值谱。将得到的7类典型车辆荷载分别加载到有限元模型中进行计算,提取关注点的应力时程曲线。用MATLAB编制了雨流计数法程序,对应力时程数据进行处理,得到了该关注点的应力幅及循环次数。参照英国BS5400规范,对该点进行了疲劳损伤计算。研究结果表明:该疲劳点在实测车辆荷载谱作用下的应力-时程曲线呈双峰和多峰的分布形式;其最大应力幅较BS5400规范规定的常幅疲劳极限偏大;关注点的疲劳寿命比设计的低,车辆动荷载对该关注点疲劳性能的影响明显,在钢-混组合桥面系抗疲劳设计中应予以考虑。     

钢-混组合梁桥力学性能分析

为优化钢-混组合梁剪力键设计,依托某钢-混组合梁桥,使用midas有限元设计软件分析了组合梁桥运营阶段结构变形、抗剪强度、钢梁和混凝土板应力、剪力键应力幅、支座反力等力学性能,结果满足规范要求,在此基础上对剪力键类型和设置间距开展研究,研究表明：剪力键类型和设置间距对组合梁界面滑移影响较大,设置柔性剪力键的方案,结构滑移量较大,剪力键类型和设置间距对挠度有一定影响,但对钢-混组合梁结构应力影响不明显。剪力键刚度越小,设置间距越大,钢-混组合梁成桥变形越大。研究结果可供类似工程设计参考。     

空间六索面斜拉桥钢桥塔拉索锚固区受力分析及结构优化

依据钢桥塔的结构形式和受力特点,建立钢桥塔节段的板壳有限元模型,对索塔锚固区进行有限元静力分析,得出索塔锚固区的应力分布特征,通过减小塔壁与横隔板厚度、在锚固区支撑加劲肋间加水平加劲肋等对锚固区的结构进行优化,使上横隔板的应力集中现象得到了很好的解决,且传力较流畅。     

枣木东延线枣庄高架桥1-55m简支钢-混凝土组合梁设计

利用midas Civil程序建立了1-55m简支钢-混组合梁的有限元模型,对计算结果进行分析,结合规范详细介绍了钢-混组合桥梁的设计要点和需要考虑的因素,为此类桥梁设计提供参考.     

主跨260m矮塔斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究一座主跨260m的矮塔斜拉桥在设计荷载使用下的实际受力性能,对其进行了荷载试验,测试了主梁挠度、主塔偏位、主梁和主塔应力、斜拉索索力增量,以及在环境激励下桥跨结构的自振特性,并结合midas civil空间有限元模型的计算结果,将现场检测结果与理论计算结果对比。试验结果表明,该桥整体强度和刚度较好,受力合理,满足设计荷载要求。     

刚构体系斜拉桥基于时程地震响应分析

白沙长江大桥主桥为920 m长的独柱式双塔单索面钢-混结合梁斜拉桥,塔梁墩固结刚构体系。为研究刚构体系斜拉桥基于时程地震响应,采用Midas/civil有限元软件建立斜拉桥三维模型,对模型进行模态分析以得出结构的动力特性;根据相应规范采用地震波生成软件Seismo Artif拟合出三条人工地震波,采用顺桥向+竖向和横桥向+竖向的组合工况进行时程分析。分析结果表明,桥梁整体刚度大,基本周期较短;主墩内力响应远远大于边墩的内力响应;同时表明该桥梁抗震性能整体良好。     

空间预应力钢束精细化有限元建模方法

为了建立同时包含平弯和竖弯的空间曲线预应力钢束连续平滑模型,在有限元分析中考虑空间预应力钢束的各项力学效应,提出了基于相贯线的空间预应力钢束精细化建模方法,确定了钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接方式,并给出了相应的建模程序.首先采用辅助实体相贯的方法,建立了空间预应力钢束的连续平滑几何模型;然后沿该空间曲线建立孔道实体,并与混凝土主梁进行布尔运算,实现钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接.以贵州红水河特大桥钢-混结合段的建模与分析为例,计算结果表明:与传统的约束方程法相比,采用本文方法计算得到的梁体最大局部压应力降低26.3%,应力集中现象明显改善;钢束有效应力分布平顺、无波动,更符合实际情况.     

矮塔斜拉桥索梁锚固区受力性能研究

矮塔斜拉桥索梁锚固区受力复杂且关键,本文基于某矮塔斜拉桥工程实例,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了精细化索梁锚固区实体有限元模型,分析在最不利荷载工况下该区域的受力状态。结果表明：锚垫板下混凝土表面、横隔板与顶板交界处以及拉索孔道内部均存在范围大小不一的主拉应力超标区域,其中横隔板与顶板交界处拉应力问题最为突出,设计时应充分考虑主拉应力大小及方向,合理配筋以确保结构的抗裂性能。     

大跨钢箱斜拉桥塔梁同步施工计算分析

斜拉桥是一种由索、塔、梁三种基本结构形成的高次超静定组合结构.常见的施工方法是先施工主塔再施工钢箱主梁,并张拉斜拉索,而塔梁同步施工方法目前在国内实践的大桥中尚属少见.基于塔梁同步施工方法,采用MIDAS/Civil空间有限元软件和桥梁博士平面有限元软件两种有限元计算软件进行分析比较,通过详细分析主要施工工况下索力、主梁位移与应力、索塔应力与偏移的计算数据,证明了塔梁同步施工方法是可行的.     

多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究波形钢腹板单索面斜拉桥在自身恒载和设计使用荷载作用下的实际受力性能,以某多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验为背景,建立全桥三维有限元仿真模型,阐述荷载试验的内容及方法,对大桥的静、动力特性进行分析研究。针对单索面体系、主梁单箱五室波形钢腹板的特点,对正应力分布情况、剪力滞效应及箱梁扭转程度进行重点分析。试验数据表明:大桥主梁挠度、应力、斜拉索索力及主塔偏位等参数满足规范要求。     

两座在建三塔悬索桥塔形适应性分析

介绍了国内在建的2座主跨超千米的3塔悬索桥中塔塔型的区别,对3塔悬索桥中塔的结构行为特性进行说明,并结合各桥的建设条件对2桥中塔塔型的适应性进行了分析,分析结果认为,泰州大桥和马鞍山大桥根据各自的建设条件和通航要求,分别采用了适合自身特点的中塔塔型。对于千米级3塔悬索桥,可采用纵向人字型钢中塔和独柱型钢-混组合塔,但前...     

南京青奥跨江景观桥主塔钢混结合段设计

南京青奥跨江景观桥为主跨270 m倾斜双塔空间索面钢箱梁斜拉桥,桥塔采用上部钢塔柱、下部混凝土塔柱组合成的椭圆形混合塔,上下塔柱采用设置焊钉及开孔板连接件的有格室后承压板式结合段连接。为确保结合段设计合理,考虑钢-混凝土相对滑移和接触,文章建立全塔实体-板壳空间有限元模型,计算分析塔柱应力、连接件受力等,可为类似工程提供借鉴。     

独塔斜拉桥空间曲线钢塔柱结构性能分析

以某独塔斜拉桥的空间曲线塔为基础,利用Midas／Civil,建立空间杆系模型,进行全桥整体静力分析,确定钢塔柱、上下分肢局部以及索塔锚固区的5种最不利荷载工况,得出相应荷载和位移边界条件．再利用大型空间有限元分析软件ANSYS,建立钢塔柱三维实体模型,进行空间受力性能分析,明确钢塔柱和索塔锚固区钢板的受力性能．计算结果表明,钢塔柱的变形较小,钢塔柱、上下分肢局部及索塔锚固区的钢板应力水平均满足规范要求,结构的安全储备良好．这也说明采用双向分叉的空间曲线索塔的设计是较为合理的．     

钢—混组合箱梁桥的正常使用阶段静力分析

以某钢—混组合箱梁桥为例,依据新规范建立了该桥的有限元分析模型进行该桥的正常使用阶段进行静力验算分析,结果表明正常使用阶段钢箱梁的正应力、混凝土桥面板的压应力满足规范的要求,但在中墩区域及其附近、边跨梁端长预应力束锚固区域,混凝土桥面板可能会开裂,钢—混组合梁的计算挠度和验算结果满足规范要求。     

三主桁钢桁拱桥整体节点应力分析

结合武广客运专线东平水道(99+242+99)m四线三主桁连续钢桁拱桥的建设,采用有限元软件ANSYS中的板单元对中桁E11整体节点进行局部应力分析,结果表明设计结构中存在局部应力过大的现象.为此对结构设计进行了修改.改进节点构造后,该节点具有足够的受力与传力功能.     

三塔斜拉桥抗震性能非线性时程分析

以正在建设的一座大跨径3塔结合梁斜拉桥为研究背景,建立空间动力有限元模型,对E1和E2水平的三向地震作用下结构地震反应进行了非线性时程分析,并研究了行波效应对结构地震反应的影响.结果表明:该桥在两阶段设防的地震反应符合相关抗震规范要求,具有较好的抗震性能;主塔地震反应中,弯矩与应力分布规律有不一致的现象;行波效应对3塔斜拉桥中塔纵向地震反应的影响很小,对边塔的影响较大,且相对一致激励为不利影响,其随视波速的增大而减小;行波效应对主塔横向地震反应影响很小.