斜拉桥主梁钢-混结合段设计及分析

斜拉桥主梁的钢-混结合段构造复杂,受力状况不明晰,是斜拉桥设计中关键节点。以奉贤区金汇港大桥为工程背景,对中、小跨径斜拉桥的主梁进行了构造设计与分析,首先通过MIDAS Civil软件对全桥空间杆系模型进行分析,确定主梁钢-混结合段的内力状况,再通过有限元分析ANSYS建立钢-混结合段的实体空间模型进行分析,明确该区段钢梁板件、加劲肋以及混凝土的受力状态。分析表明:该结合段构造合理,构件应力水平总体较低,安全储备良好。     

某双套拱塔斜拉桥钢-混组合段局部受力分析

为了解双套拱塔斜拉桥钢-混结合段受力性能,并通过对受力性能分析得出结论,以此为该类桥梁提供一定的理论依据和技术支持。以某双套拱塔斜拉桥工程为背景,合理选取钢-混结合段,并通过大型的通用有限元分析软件ANSYS对该结合段进行施工过程的模拟,分析总结出该钢-混结合段的应力特点、变化规律以及内部各构件的传力途径。分析结果表明:该双套拱塔斜拉桥钢-混结合段的力学性能基本满足相关规范的要求,其中钢结构部分应力全部小于200 MPa;混凝土结构部分仅在其顶部与锚头结合的部位出现较大的拉应力,需要在施工过程中采取必要的加固措施;钢-混结合段剪力钉最大受力为73 k N,满足相关规范基本要求。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能研究

为了解混合梁斜拉桥钢—混结合段受力及传力规律,指导钢—混结合段的设计,以某主跨580m的混合梁斜拉桥为背景,采用有限元软件建立钢—混结合段整体模型,并对比缩尺模型试验结果,建立局部剪力钉推出模型,分析剪力钉传力规律。结果表明:钢—混结合段截面混凝土竖向应力分布不均匀,大小呈凹曲线分布;纵向应力由结合段截面向混凝土段递减。竖向上各剪力钉剪力呈马鞍形分布,上、下剪力钉剪力高于中间剪力钉;横向上内侧剪力钉剪力大于外侧剪力钉;荷载越大,剪力钉竖向受力越均匀,剪力钉刚度越大,各剪力钉的受力越不均匀。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段受力性能的有限元分析

为研究混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力机理和受力性能,以某混合梁斜拉桥为工程背景,采用通用有限元软件Ansys建立了该桥钢-混结合段的仿真模型,分析了钢-混结合段内各构件的受力情况。结果表明:在设计荷载作用下,钢-混结合段内各构件应力水平较低,沿纵桥向变化平顺,能有效传递内力,满足结构整体受力性能的要求,且具有较大的安全储备;钢箱梁底板折角与横隔板交接处、加劲T肋尾端及靠近承压板预应力锚固区的混凝土等区域应力变化较大,且存在应力集中现象;抗剪连接件受力不均匀,距承压板最远的剪力钉所受剪力为其他部位剪力钉的2～7倍,距承压板最远的PBL剪力键所受剪力为其他部位PBL剪力键的2～6倍;PBL剪力键所受剪力比剪力钉大,但均远低于其抗剪承载力。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能模型试验研究

针对钢-混组合梁与混凝土梁结合段受力复杂的问题,为指导该类钢-混结合段设计,以某混合梁斜拉桥为背景(钢-混结合段为有格室后承压板结构形式),制作大比例钢-混结合段模型,考虑混凝土的徐变效应,进行静载试验,分析9个工况下模型的应力分布情况,并结合试验结果和理论分析结合段传力特性.结果表明:在各工况下,全部钢构件和混凝土均...     

某大跨径斜拉桥钢-混结合段PBL剪力键承载力研究

基于某大跨径斜拉桥的设计,为分析其钢-混结合段PBL剪力键的承载能力,采用推出试验方法,得到PBL剪力键试件的破坏形态为钢板孔中混凝土被剪切破坏、孔中贯穿钢筋弯曲、混凝土块表面在开孔板开孔处出现横向裂缝。根据试验测试结果及PBL剪力键的传力机理、荷载~滑移规律得出PBL剪力键的极限承载力和抗剪刚度计算公式,该公式具有较高的精度。对钢-混结合段中PBL剪力键进行有限元计算分析表明:PBL剪力键在最不利设计荷载作用下,应力水平仍小于材料的允许应力。设计具有足够的强度储备。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段PBL键数值分析

基于8组PBL键试件试验结果,采用ANSYS有限元方法进行数值分析,研究PBL键荷载-滑移、静力学特性及传力机理,并将计算结果和试验进行对比,结果表明:计算结果与试验值吻合较好,在不具备试验条件下,可采用本文数值分析方法确定PBL键的静力学特性,为钢-混结合段PBL键的理论研究和设计分析提供参考.     

混合梁斜拉桥钢-混结合段设计关键技术

宜宾南溪（仙源）长江大桥主桥采用主跨572 m非对称混合梁斜拉桥。主跨及北岸边跨采用混合梁,南岸边跨采用混凝土主梁,南岸边跨与主跨间设置钢混结合段。该文针对钢-混结合段的位置、关键构造开展多方案研究,优先采用梁肋全截面连接承压传剪式过渡构造。并通过钢-混结合段现场静力模型试验、破环模型试验及浇筑试验验证结构合理性和施工的可实施性。现场模型试验及结构分析的对比研究表明：宜宾南溪（仙源）长江大桥钢-混过渡段的结构构造设计合理,刚度平顺、受力安全可靠、施工可行,可为同类桥梁建设提供有益借鉴与指导。     

高铁大跨度混合梁斜拉桥钢-混结合段受力特性分析

为研究高速铁路大跨度混合梁斜拉桥钢-混结合段受力与传力特性,以主跨672 m的安九铁路鳊鱼洲长江大桥为背景,采用ANSYS软件建立主梁钢-混结合段有限元模型,分析其在最不利工况下的受力特点及变形特性,以及钢-混结合段长度对其受力性能的影响规律.结果表明:在最不利负弯矩工况作用下,边箱顶板与承压板焊接处存在应力集中及一定...     

混合梁斜拉桥钢-混结合段混凝土的配制与性能研究

为满足混合梁斜拉桥钢-混结合段填充混凝土的自密实、低收缩和高韧性的特殊要求,以九江长江公路大桥为背景,制备C55普通自密实混凝土、微膨胀聚丙烯纤维自密实混凝土和微膨胀钢纤维自密实混凝土,对其工作性能、力学性能、弯曲韧性、塑性收缩开裂性能、限制膨胀率和抗氯离子渗透性进行试验研究.结果表明,与普通自密实混凝土相比,优选出的微膨胀钢纤维自密实混凝土不仅满足自密实工作性能的要求,而且显著提高了混凝土的弯拉强度、劈拉强度和弯曲韧性,大幅度提高了抑制塑性收缩开裂的能力,并具有一定的微膨胀特性,能满足钢-混结合段混凝土的特殊要求.     

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。     

钢混结合段局部受力性能研究

基于某三跨变高度钢-混凝土混合连续梁的钢混结合段的构造特点。利用Ansys有限元软件建立钢混结合段的空间实体有限元模型。其中混凝土采用solid45实体单元模拟,钢板采用shell63板单元模拟,体内预应力筋采用link8单元,体外预应力通过梁端荷载施加。钢板和体内预应力与混凝土之间均以约束方程形式连接。取钢混结合段最大弯矩工况(最不利)为研究对象,验算各构件的应力状况。研究结果表明,本工程设计的钢混结合段能够合理可靠传递荷载,构造较为合理。     

泾河特大桥主桥力学行为分析

依托泾河特大桥主桥工程,基于空间杆系有限元理论,建立了连续刚构桥梁整体分析的力学模型,分析了其施工及成桥运营阶段的静力力学行为,并简要分析了前几阶段的自振特性,验证了其设计的合理性,可为同类桥梁的设计和施工提供一定参考。     

无背索矮塔斜拉桥地震性能分析

矮塔斜拉、无背索斜拉等新颖的桥梁结构型式,在中等跨度的桥型中已占有较大竞争优势,成为许多业主欣赏的新桥型。结合工程实例,建立了空间有限元仿真模型,并且对模型进行了全桥结构动力分析,得到了该桥基本的动力特性参数,并对其进行了相应的动力反应谱分析,结果表明该桥抗震性能良好。     

某三塔斜拉桥动力特性分析

某大桥是国内首座三塔斜拉桥,结构形式复杂。该文首先建立了大桥的三维有限元动力分析的三主梁模型,采用大型有限元通用分析程序ANSYS对该桥的动力特性进行了分析,并给出了结构的自重效应对固有动力特性的影响。结果表明,这类斜拉桥结构的自重效应对整体固有频率影响很小。     

某特大桥过火桥墩有限元模拟分析

以某特大桥墩身火灾为案例,介绍此类工程现场调查内容,然后基于通用有限元软件ABAQUS对火灾时墩身温度场进行模拟分析,与现场调查实况进行对比后确定墩身大致火损情况,在此基础上再用ABAQUS对其进行简化建模并进行静力及频率分析,总结分析结果后提出对应加固建议,可为后续相关工程案例提供研究及加固的思路与参考。     

斜拉桥箱形主梁尺寸的优化分析

针对斜拉桥中采用的双箱式主梁,改变斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度以及斜腹板倾斜角度,利用结构有限元分析程序ANSYS,对不同情况下的箱形主梁建立了有限元模型。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。给出了斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度及斜腹板倾斜角度的合理化建议。分析表明:当底板厚度为30 cm左右,斜腹板厚度为30cm左右,斜腹板倾斜角度为150°~152°时,主梁的应力分布比较合理。     

宽墩窄塔独塔斜拉桥塔梁墩结合段设计与受力分析

为了解决柱式塔斜拉桥在塔柱横向尺寸受限情况下的塔梁墩结合段设计难题,以沪武高速公路罗埠河大桥为依托,通过理论分析和数值模拟的方法,对一种宽墩窄塔的塔梁墩结合段构造设计与受力性能进行研究。研究了宽墩窄塔的柱式塔与主梁结合段的合理构造及相应设计方法,并对这种新型构造进行了受力分析。结果表明,通过在结合段内设置合理的连接横梁和过渡构造,宽墩窄塔结合段可形成合理的构造形式,满足局部传力的要求;通过纵桥向设置刚度过渡段,增加主梁高度,配合横向弧形过渡结构,提高主梁和宽墩之间的刚度连接,使得主梁的内力可以直接传递至宽墩,降低对窄塔的影响;研究提出的宽墩窄塔塔梁墩结合段的传力可靠,应力传递平顺,应力状态均处于合理范围。形成的宽墩窄塔结合段构造形式及其设计方法可为类似在塔柱横桥向尺寸受限情况下的结合段设计提供参考。     

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。