钻孔灌注桩混凝土的浇注模拟

通过分析钻孔灌注桩浇注过程,得到导管侧壁可能受到的压力有混凝土粗骨料的撞击力、混凝土下落瞬间的冲击力以及混凝土紊流压力;通过分析混凝土的材料特征,将混凝土划分为水泥砂浆液相与粗集料颗粒固相的两相流;通过比较fluent流体仿真软件中VOF模型、欧拉模型以及混合模型的特点,认为混合模型模拟灌注桩混凝土浇注更符合实际情况;通过简化灌注桩浇注施工工况,抽提出钻孔灌注桩浇注模型,为下一步仿真模拟模型的建立做准备;并给出了钻孔灌注桩混凝土浇注fluent流体仿真的参数设置。     

减震榫-活动支座应用于高铁桥梁的减震性能研究

为研究分离式减震榫-活动支座应用于高速铁路桥梁的减震效果,结合该类桥梁的特点给出分离式减震榫-活动支座的设计原则以及力学模型,在此基础上以一座五跨32m的高速铁路预应力混凝土简支梁桥为背景进行分析。采用有限元软件ANSYS建立全桥空间模型,考虑活动支座摩擦系数、地震强度以及车速的影响,分析应用分离式减震榫的桥梁的动力响应,并与普通支座桥梁进行对比。结果表明:将分离式减震榫应用于高速铁路简支梁桥具有较好的减震效果;活动支座摩擦系数对应用减震榫-活动支座的桥梁的墩底弯矩及墩顶位移的影响不大,对梁体位移影响较大;随着地震强度的增加,减震榫-活动支座的位移相应增加,减震榫减震效果越好;随着列车速度的增加,应用减震榫-活动支座的桥梁的梁体横向位移减小,减震榫对墩底弯矩的减震效果十分稳定。     

基于刘家峡钢管混凝土桥塔的推出试验研究

刘家峡悬索大桥是目前国内最大的钢-混结构桥塔。对于这种新型结构而言,钢管和混凝土之间的相互作用效应是其受力复杂性和安全可靠性所在。通过对刘家峡悬索桥钢-混桥塔缩尺模型进行推出试验,得出钢-混界面极限粘结强度与粘结破坏时的滑移距离,进而与ANSYS建立的非线性有限元仿真结果进行对比,证实了采用有限元仿真能够有效模拟钢管混凝土结构。利用该有限元模型研究焊钉对钢-混结构粘结滑移的影响,结果显示:焊钉对钢管与混凝土之间的初始粘结状态影响甚微,但初始粘结破坏后,能显著减小钢管与混凝土之间的滑动距离。这对钢管混凝土工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

钢管混凝土的界面黏结-滑移性能数值分析研究

为了更好地描述钢管混凝土界面黏结-滑移关系,该文基于已有试验研究提出了适用于钢管混凝土界面黏结-滑移关系的简化模型,通过对比已有试验结果和黏结强度简化计算表达式的计算结果对公式的有效性进行了验证。基于简化黏结强度计算公式模型,该文结合数值分析软件中的非线性弹簧单元对已有钢管混凝土的短柱推出试验进行了数值分析,数值分析结果证明,简化黏结强度计算模型结合数值分析软件中的非线性弹簧可以有效地模拟钢管与混凝土之间的黏结-滑移关系。通过进一步建立考虑黏结-滑移、不考虑黏结-滑移、完全黏结3种钢管混凝土界面形式的数值分析模型,对钢管混凝土压、弯、扭3种力学性能进行模拟研究,最后发现考虑黏结-滑移模型与试验结果较为接近,不考虑黏结-滑移模型的计算结果小于试验结果,完全黏结模型计算结果大于试验结果。     

考虑空隙结构特征的透水混凝土力学性能仿真研究

透水混凝土中含有大量宏观空隙,为分析空隙结构对透水混凝土力学性能的影响,采用随机空隙方法建立了透水混凝土仿真模型,研究了空隙结构特征对受力性能的影响。首先在室内制作两种空隙率水平的透水混凝土试件,养护成型后进行切割,对切割面的断面图像进行增强和阈值分割,提取得到空隙分布二维数字图像,分析了空隙结构特征。进而以实际空隙结构为依据,借助有限元软件Ansys,结合蒙特卡罗方法生成随机椭圆和随机圆形空隙仿真模型。仿真结果表明：相同空隙水平下随机椭圆空隙模型相比随机圆形空隙模型整体受力变形大,内部应力集中更明显。通过对比不同空隙水平的仿真与试验结果,得到了随机空隙仿真模型中骨料-水泥浆材料的综合模量建议值。     

混凝土箱梁浇筑温度场的实测分析及有限元模拟

对安登大桥主桥0#块混凝土箱梁的浇筑后温度场进行实测,得出了箱梁混凝土水化热温度场的一般规律。应用大型有限元分析软件ANSYS对该温度场进行仿真,结果表明,用该文建立的有限元模型可以较为精确的模拟实际温度场。     

基于接触面非线性分析的榫槽拼装接头的数值分析

针对榫槽拼装接头的特殊接触行为,将接触面的非线性模型划分为法向和切向分别进行模拟,并针对性地采用hard方式和penalty函数分别作为法向和切向的计算条件。采用等效强度理论对有限元接头建模进行了简化,利用ABAQUS软件调用了C50混凝土塑性损伤模型,建立了三维数值计算模型,对相关足尺试验进行了模拟加载分析。结果表明,数值计算的结果可以较好地反映出榫槽接缝在压弯情况下的变化状态;在张开接缝为3mm的控制条件下,两者的误差可以控制在18%以内。     

钢-混凝土组合梁桥面结构施工阶段受力分析

为确保钢-混凝土组合梁的施工质量和施工安全,采用数值模拟方法对钢-混凝土组合梁桥面结构施工阶段的受力进行分析。结合某公路通道工程1号桥施工,对桥面板施工全程进行三维数值仿真分析,探讨实际桥梁在各加载阶段的钢梁和混凝土板受力情况,为今后钢-混凝土组合梁桥面结构的施工提供参考。     

钢箱-混凝土组合构件约束混凝土本构关系

为计算和分析一种新型的钢-混凝土组合结构——钢箱-混凝土组合构件,研究钢箱-混凝土组合构件中钢箱与钢筋共同约束下的混凝土本构关系模型,进行了一组钢箱-混凝土组合压弯构件试验,分析了在不对称约束条件下各部分混凝土的约束效应,根据各部分约束效应,将混凝土分成了强约束区、弱约束区及无约束区。对约束混凝土采用非均匀材料的直接均匀化理论,提出了析钢箱-混凝土组合构件中约束混凝土的匀质化材料本构模型,使用试验实测数据确定了本构模型中的参数。采用该本构模型的纤维模型法全过程分析结果表明,应用该本构关系计算所得的M-N曲线及荷载-应变曲线的分析结果与试验实测结果吻合良好。     

钢管混凝土中承式系杆拱桥主拱合龙后施工过程的仿真分析与模型试验

介绍益阳茅草街大桥(钢管混凝土中承式系杆拱桥)1∶20模型试验主拱合龙后的施工模拟过程,探讨了仿真分析计算模型的建立,将仿真计算与实测结果进行对比,从而验证了仿真计算的准确性以及施工工艺的可行性和安全性。     

开孔板连接件抗剪性能参数敏感性分析

开孔板连接件是指在钢板适当位置开圆孔,将混凝土灌入圆孔中形成混凝土榫,依靠圆孔中混凝土承担钢与混凝土间作用力的新型连接件。影响开孔板连接件抗剪性能的主要因素有开孔板的孔径、贯通钢筋直径、混凝土强度等,基于混凝土弹塑性断裂-损伤模型,建立开孔板连接件数值模型,针对此3个因素进行参数分析,研究了其抗剪性能,取得了较好的效果。     

考虑接触热阻及热-流耦合的混凝土水化热分析

提出一种考虑大体积混凝土与基岩的接触热阻及冷却管与混凝土之间流动传热的水化热分析方法。采用面-面接触单元模拟混凝土与基岩之间的热接触效应,采用热-流耦合单元模拟冷却管与混凝土之间的流动传热过程。以某大跨度上承式钢管混凝土拱桥为背景,对天然冷却和水管冷却两种条件下拱座的水化热温度场进行了仿真分析。结果表明:热接触效应对大体积混凝土芯部温度影响很小,而对基岩与混凝土交界面附近的温度分布影响较大,在大体积混凝土水化热分析中,宜考虑基岩接触热阻的影响。     

基于有限元方法的PBL剪力键承载力分析

为深入了解PBL剪力键承载时的传力机理以及破坏模式,通过ABAQUS模拟软件建立PBL剪力键的精细化有限元仿真模型,详细介绍了剪力键的建模过程以及材料本构关系的处理。首先,将有限元模型得出的数值解与PBL剪力键试验结果对比,验证了数值模拟方法的可靠性;其次,对抗剪滑移曲线进行了分析,验证了剪力键破坏大致分为弹性上升段和塑性屈服段;最后,对PBL剪力键的抗剪全过程的主要影响因素进行了分析。结果表明,混凝土榫提供了弹性阶段PBL剪力键的抗剪刚度;抗剪承载力主要受贯通钢筋直径大小的影响,并随着贯通钢筋直径增大而提高。     

钢骨混凝土桥墩撞击动力性能模拟分析

为研究钢骨混凝土桥墩的撞击动力性能,运用有限元动力分析软件LS—DYNA,对钢筋和钢骨混凝土桥墩模型的撞击动力性能进行了模拟分析。采用两种本构模型(KCC模型、CSC模型)来模拟混凝土的撞击动力强度。将模拟计算的撞击力、撞击位移、撞击头加速度和墩身测点应变与试验结果做了对比,两者吻合较好。CSC模型能够更好地模拟撞击中混凝土的动力学性能。在此模拟基础上,研究了内置钢骨形式对桥墩撞击动力性能的影响,以及配钢率对桥墩撞击承载力的影响。分析结果表明,在相同撞击能量下,内置圆钢管的混凝土墩身应力较小,抗撞击动力性能较好;钢骨混凝土桥墩的抗撞击承载力随着配钢率增大而提高,但配钢率增大至一定程度后抗撞能力几乎不再提高。     

PBL剪力连接件破坏形态的试验研究

鉴于PBL剪力连接件破坏形态的重要性,基于现有试验结果对连接件的破坏形态进行了分类总结;通过不同破坏形态下典型试件的试验结果分析,指出了对混凝土榫破坏形态认识上的不足.通过3组9个试件的破坏试验对混凝土榫的破坏形态进行了试验研究,并根据试验结果阐明了混凝土榫不同破坏形态的成因.研究结果表明:在3种混凝土榫破坏形态中,混凝土榫剪切破坏下连接件的承载能力最高、刚度衰减速度最慢;混凝土压缩破坏是由垂直于钢板面的横向约束不足造成的,混凝土割裂破坏是由钢板厚度过薄使孔内混凝土质量无法保证造成的;为保证极限承载状态下发生混凝土榫剪切破坏,PBL剪力连接件需具备足够强的垂直于钢板面方向的横向约束及足够厚的开孔钢板.     

再生大骨料-自密实砂浆混凝土力学性能分析

为了研究再生骨料粒径、再生骨料强度和自密实砂浆强度对其力学性能的影响,运用ABAQUS对再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土试件单轴抗压试验进行细观模拟,对比了试验值、模拟值,并对模型的合理性进行验证。结果表明：以再生骨料粒径、再生骨料配制强度以及自密实砂浆配制强度为变量,采用二维正五边形的随机骨料模型进行单轴受压分析,研究上述三个因素对再生大骨料-自密实砂浆混凝土轴心抗压强度的影响,模拟结果与实验结果吻合度较好,进一步验证了细观模型的合理性。     

围堰封底混凝土与钢管桩粘结力模型试验研究

目前跨江河大桥常采用围堰进行下部结构施工,围堰主要靠钢管桩和封底混凝土之间的粘结力抵抗水浮力和其他荷载,为研究围堰封底混凝土与钢管桩间粘结力的主要影响因素,并得到粘结力的可靠取值,制作了4组9个围堰封底混凝土与钢管桩粘结力模型。模型中部采用中空钢管模拟钢管桩,下部的封底混凝土按现场施工工艺浇筑,在钢管桩上部设置反向牛腿与下部封底混凝土构成自平衡加载体系,中间采用千斤顶模拟实际围堰的受力状况进行分级加载试验,并进行了仿真计算分析。结果表明:C25封底混凝土粘结力为0.3~0.54 MPa,目前设计使用的粘结力经验值偏安全;混凝土强度等级越高,粘结力越大;封底混凝土厚度与钢管桩直径的比值对粘结力影响不明显;施工工艺和钢管桩表面状态对粘结力影响较大。     

粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板湿接缝受力性能研究

粗骨料活性粉末混凝土(CA-RPC)桥面板是一种新型高性能桥梁构件,文中对其结构行为开展试验研究和数值仿真分析。对带湿接缝CA-RPC桥面板试件和无接缝桥面板试件进行四点弯曲加载的对比试验,得到全过程荷载-位移曲线;在三维有限元模型中通过引入牵引-分离本构关系,进行加载全过程数值仿真分析。研究表明,相比于整块预制桥面板,带湿接缝的CA-RPC预制桥面板的抗裂性、极限承载能力,以及延性均有所降低;有限元模型中材料特性和接触关系的合理设置,可较好地模拟CA-RPC预制桥面板的力学性能。结合试验结果和相关规范,提出了CA-RPC预制桥面板及其湿接缝区域的抗弯承载力计算方法。     

独塔斜拉桥拉索锚固区混凝土设计与应力计算

该文采用ANSYS大型三维有限元软件对东平东江大桥独塔斜拉索锚固区混凝土进行应力分析。建立全塔仿真模型,在模型中模拟环向预应力系统,并考虑预应力损失,通过计算得出拉索锚固区应力分布情况。结果表明该计算方法较为准确,环向预应力设计较为合理。     

考虑接缝影响的机场水泥混凝土道面结构响应

接缝是机场水泥混凝土道面结构的重要组成部分，通过分析道面接缝传荷机理，考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点，以伊尔-76为例，采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷，基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用，利用有限元软件建立了足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型。应用该模型，计算了飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面结构的力学响应，对比了考虑与不考虑接缝的差异，并与美国EverFE2．0模型计算结果进行了对比。研究表明所建模型可较好地模拟道面接缝的作用机理，计算应力能更合理地反映道面结构的受力状况。