大跨度波形钢腹板PC组合连续箱梁桥疲劳强度计算分析

某大桥主桥是一座跨径布置为100＋160＋100m大跨度波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,结构新颖,受力比较复杂。采用Midas Civil软件有限元模型求得各验算截面的内力影响线,经影响线计算和最不利荷载布置,确定各截面验算位置疲劳荷载作用下的最大应力幅值,依据《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-201×报批稿）抗疲劳设计要求,对本桥波形钢腹板间连接以及波形钢腹板与混凝土顶底板连接进行了疲劳强度验算。得到一些有价值的结论,供以后类似的设计和计算参考。     

波形钢腹板在旧桥改建工程中的应用研究

波形钢腹板预应力混凝土箱梁用波形钢板取代预应力混凝土腹板,充分发挥混凝土抗弯和波形钢腹板抗剪的性能,可从根本上杜绝混凝土箱梁腹板开裂的通病。文中以马背咀大桥改造工程为依托,在对马背咀大桥现状分析的基础上,提出采用波形钢腹板预应力混凝土箱梁改造的设计方案,并对主桥结构和桥面板的受力特性进行计算分析,验证波形钢腹板在老桥改造工程的应用效果。计算结果表明,波形钢腹板主梁结构能够满足桥梁结构设计的要求,在老桥改造工程具有较大的优越性,值得推广应用。     

单箱多室PC连续波形钢腹板模型试验桥动力特性研究

为了研究单箱多室波形钢腹板连续箱梁桥的动力特性,参照南昌朝阳大桥非通航孔桥,制作了3跨单箱双室波形钢腹板连续梁桥,并利用Ansys建立其有限元模型分析其动力特性;采用固定参考点移动测点法(UINO)对模型桥进行了动力测试,并将测试结果和有限元计算结果进行对比;采用有限元方法研究了横隔板对单箱多室波形钢腹板连续梁模型桥动力特性的影响,并与普通混凝土腹板箱梁对比。分析结果表明:有限元结果与模型桥实测低阶频率误差较小,波形钢腹板连续梁桥扭转刚度和横向振动刚度相对较低,端横隔板对其动力特性的改善效果明显。     

多箱室波形钢腹板PC部分斜拉桥结构动力性能分析

以朝阳沟水库特大桥为研究对象,采用三维有限元软件建立全桥空间力学模型,分别计算多箱室波形钢腹板箱梁、传统砼腹板箱梁的自振频率和振型,通过对比两种截面形式的动力特性研究多箱室波形钢腹板箱梁的受力性能,结果表明,将砼腹板换成波形钢腹板后,箱梁刚度和受弯性能得到改善,同时通过合理设置横隔梁,其抗扭性能得到提高;分别构建多箱室波形钢腹板箱梁部分斜拉桥、连续刚构桥和传统斜拉桥空间力学模型,对比分析不同结构形式多箱室波形钢腹板箱梁的自振频率和振型,分析3种桥型的动力特性和刚度,结果显示,波形钢腹板部分斜拉桥的动力性能、主梁刚度优越。     

横隔板对波形钢腹板箱梁动力特性的影响分析

为了分析横隔板对波形钢腹板箱梁动力特性的影响,采用有限元软件Ansys建立了波形钢腹板箱梁模型。同时,为了进行动力特性对比分析,建立了混凝土腹板箱梁模型。在有限元模型中,钢腹板与混凝土顶、底板的连接采用多点约束法(MPC),即采用接触单元Conta175与目标单元Targe170模拟其连接。分别提取各模型前10阶振型进行对比分析。为了验证Ansys软件计算结果的准确性,还分别采用Midas/Civil软件对有关算例进行了分析。计算结果表明:波形钢腹板箱梁抗扭刚度较混凝土腹板箱梁的要低;端横隔板是保证波形钢腹板箱梁抗扭刚度的主要措施;从动力学方面来看,跨中横隔板并不能有效提高箱梁的抗扭刚度;波形钢腹板箱梁竖向弯曲刚度是由混凝土顶、底板决定的。     

结构参数对大跨波形钢腹板箱梁桥动力特性的影响

为寻求大跨波形钢腹板箱梁桥在保证横向刚度前提下的合理结构参数,对其不同结构参数下的动力特性进行研究。以紫金大桥[(88+156+88)m波形钢腹板组合连续梁桥]为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,研究该桥的动力特性,并分析箱梁截面形式、横隔板布置方式和横向约束方式对其动力特性的影响。结果表明:大跨度波形钢腹板箱梁桥的横向抗弯刚度和抗扭刚度均较低;其他参数相同时,箱室数量对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响很小;中横隔板对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响较小,端横隔板能够有效地提高其横向抗弯刚度和抗扭刚度;横向约束方式对大跨度波形钢腹板组合箱梁桥的横向抗弯刚度有显著影响,端部支座的约束效果比中间支座更明显。     

波形钢腹板连续刚构桥的地震响应分析

为研究波形钢腹板连续刚构桥地震响应特性,分别对主跨160 m的PC及波形钢腹板连续刚构桥进行时程响应分析。采用MIDAS建立2种连续刚构桥模型,分析模型基本动力特性和在3种地震波作用下的地震响应。分析结果表明:波形钢腹板连续刚构桥振型贡献率无明显集中现象;地震波作用下,桥墩及主梁产生的轴力和绕横桥向弯矩较PC连续刚构桥大,绕顺桥向弯矩较PC连续刚构桥小;主梁跨中节点位移顺、横桥向均较PC连续刚构桥大;加速度衰减速度,顺桥向较PC连续刚构桥小,横桥向较PC连续刚构桥大;在主梁截面设计中,仍以静力计算结果控制。     

考虑刚度折减的大跨度波形钢腹板连续梁桥力学性能

讨论了静力刚度折减和动力刚度折减的计算方法,利用两座跨径相同的大跨度波形钢腹板连续梁桥和混凝土连续梁桥的工程实例,对比分析了两座桥型的静力性能和动力性能,给出了波形钢腹板与混凝土相对滑移所形成的刚度折减对桥梁力学性能的影响。提出了考虑动力刚度折减效应的波形钢腹板连续梁桥的基频计算修正公式,分析结果表明了该公式的适用性。     

某装配式波形钢腹板组合小箱梁桥梁地震易损性分析

目前,波形钢腹板组合箱梁桥在我国获得了较为广泛的应用,其基本力学特性及设计方法等方面的研究也非常深入,但其抗震性能方面的研究却很少,因此展开地震作用下的性能研究十分有必要。基于一座多跨的典型山区梁桥为例,上部结构均为箱梁、截面形式分别采用波形钢腹板组合箱梁、普通混凝土箱梁两种,并基于通用的Open SEES开源软件,建立了桥梁弹塑性有限元模型,并从PEER数据库选择100条地震波、进行全过程动力时程分析,从而获得了关键构件和关键截面的动力响应规律。利用分析结果,并根据易损性分析原理,对波形钢腹板组合梁桥、常规混凝土梁桥进行构件层次和系统层次的地震易损性分析,获得了相应的易损性曲线,从而可以对两种截面形式的易损性能进行对比,发现波形钢腹板组合箱梁桥具有良好的抗震性能,是山区桥梁的一种比较好的结构形式,适合推广。     

波形钢腹板PC组合箱梁中钢腹板的抗剪设计方法

目前我国组合结构桥梁设计计算方法还不统一,对波形钢腹板PC组合箱梁的设计,不同的设计方法得出不同的计算结果,因此有必要对波形钢腹板的抗剪设计方法进行探讨。对波形钢腹板在抗剪设计中剪应力的计算原理和剪切屈曲的计算理论进行介绍,通过对现有国内外组合梁中钢腹板的设计计算方法比较分析,归纳出了各设计方法间的原理及异同点,以及各个计算方法的适用性,并对现有波形钢腹板抗剪设计计算方法提出相关建议,为波形钢腹板PC组合箱梁的抗剪设计提供参考。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗震性能研究

波形钢腹板组合梁桥采用波折形钢板替代传统混凝土箱梁的混凝土腹板,能够充分发挥两种材料优点,实现桥梁结构轻型化,增强跨越能力,改善结构抗震性能,并避免腹板开裂利于后期养护,其应用越来越广泛,然而对于其地震性能的研究却较少。为了研究其减震性能,本文以一座典型的山区桥梁为例,分别采用波形钢腹板组合箱梁和常规混凝土箱梁两种截面形式模拟主梁,建立了桥梁有限元动力分析模型,在比较结构动力特性的基础上,采用反应谱和时程分析方法,对两种不同结构的抗震性能进行了对比研究。结果表明:与传统混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板组合箱梁桥由于上部结构自重减轻,但刚度几乎没有减少、故而其自振频率略有增大,但地震作用下各桥墩的弯矩和轴力均有较大幅度的减小,结构抗震能力明显提高;表明波形钢腹板组合箱梁的抗震性能要显著优于传统混凝土箱梁,是值得在我国西部高烈度山区推广的一种较合理的桥型方案。     

单箱多室波形钢腹板箱梁横隔板位置优化设计

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁具有特殊受力特性,钢腹板主要承受剪应力。对于单箱多室桥面较宽的波形钢腹板箱梁来说,各钢腹板的竖向剪应力分布比较复杂。通过空间有限元分析,发现不同横隔板的位置对钢腹板的竖向剪应力影响较大。应用有限元分析软件ANSYS建立单箱多室波形钢腹板箱梁参数化分析模型,计算得到最佳横隔板设计位置,并给出在单向车道荷载偏载作用下沿桥梁横向各钢腹板剪应力分布情况,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

波形钢腹板部分斜拉桥受力性能分析

为探讨200m跨径范围内波形钢腹板部分斜拉桥的适用性,采用有限元分析,对比研究了跨径布置相同、承受荷载能力相当的波形钢腹板部分斜拉桥、混凝土部分斜拉桥、波形钢腹板斜拉桥和波形钢腹板连续刚构桥4种结构形式桥梁各主要构件的受力性能。结果表明:波形钢腹板部分斜拉桥主梁的结构形式及受力特性介于波形钢腹板连续刚构桥和波形钢腹板斜拉桥之间,更接近于连续刚构桥;与同跨径混凝土部分斜拉桥相比,波形钢腹板部分斜拉桥自重减轻,主梁结构更轻型化;混凝土部分斜拉桥与斜拉桥的界定方法和斜拉索容许应力的取值方法同样适用于波形钢腹板部分斜拉桥。     

波形钢腹板在桥梁结构中的应用与展望

该文介绍了波形钢腹板在桥梁结构中的受力特性,并对主要受力进行了分析,对波形钢腹板PC组合箱梁桥与混凝土PC箱梁桥作了比较,对波形钢腹板用在拱桥、部分斜拉桥上作了分析展望。     

PC波形钢腹板箱梁桥动力特性参数研究

以李家河中桥为工程背景,采用MIDAS有限元软件建模,通过变化波形钢腹板的几何参数,对该桥进行了动力特性分析,得到了波形钢腹板几何参数对自振特性的影响规律,提出最佳几何参数取值区间,并由此对李家河中桥的抗震性能进行评定。     

波形钢腹板PC桥结构设计探讨

介绍了波形钢腹板PC箱梁桥的受力特点,对波形钢腹板桥的结构设计要点进行了综述,并结合某工程实例,对波形钢腹板PC箱梁桥的力学特性进行了分析,可为同类型桥梁的设计提供参考。     

波形钢腹板PC连续梁桥地震反应谱分析

利用MIDAS/Civil软件,以某实桥为对象,建立波形钢腹板PC连续梁桥有限元模型进行地震反应谱分析,同时建立与之对应的传统砼腹板PC连续梁桥有限元模型进行地震作用响应比较分析。结果表明,使用波形钢腹板代替传统砼腹板,桥梁上部结构自重减小10%,但两桥结构动力特性相近,自振振型相同,自振周期及频率有小幅差异;在地震E1反应谱作用下,波形钢腹板PC连续梁桥大部分截面位移相对较小,且结构内力相对较小。     

波形钢腹板在施工中空间位置的定位研究

滁河大桥是主跨96m的波形钢腹板预应力混凝土组合连续梁桥,跨径布置为(53+96+53)m,采用对称悬臂浇筑法施工。在滁河大桥的施工中发现波形钢腹板空间定位对桥梁成桥后的受力影响较大,为解决波形钢腹板组合梁桥悬臂对称施工过程中波形钢腹板空间位置的定位问题,根据该工程的施工监控方案,结合该桥设计的特点,对滁河大桥波形钢腹板施工中空间位置的定位进行了专门的研究,采用了数学上关于空间上不在一条直线上的3个点可以确定平面准确位置的定理,对施工中的钢腹板进行定位,通过对理论计算的数据与施工现场实测数据进行对比分析,论证了该方法的可行性与实用性。     

多跨波形钢腹板连续梁桥缩尺模型试验研制

以南昌朝阳大桥非通航孔波形钢腹板组合梁桥为试验原型,根据模型试验的特点和目的,设计并研制了三跨单箱双室波形钢腹板模型试验桥;选择了合适的模型材料,设计了微混凝土配合比,根据弹性相似律确定了相似比并进行了配重处理,对波形钢腹板及抗剪连接件进行了设计;对模型桥进行了静力及动力校核,对比分析了模型桥及实桥的动力特性,满足相应的相似要求。设计研制的模型具有可行性,可用于研究实际工程中多跨波形钢腹板连续梁桥的静动力特性。     

新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比计算方法

为确定新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比的合理取值,基于阻尼等效前后复频率相等原则,利用复频率和组合结构材料阻尼比之间的关系,提出新型波形钢腹板组合箱梁各阶模态等效阻尼比计算方法.采用有限元软件建立3个新型波形钢腹板组合箱梁的动力分析模型,利用该方法计算得到该新型组合结构等效阻尼比并与实测结果进行对比.结果表明:采用该方...