钢—混凝土组合结构中密集型剪力钉群的受力状态

通过非线性有限元分析，研究了钢－混凝土组合结构中密集型剪力钉群的受力状态，分析了各剪力钉所承受的剪力的不均匀程度与某些因素的关系。     

群钉连接装配式组合轨道梁受力特性研究

为促进钢-混凝土组合结构的工业化建造,实现钢构件和混凝土构件的工厂化预制、装配化施工,针对传统剪力钉均匀满铺建立的等效刚度理论不能反映群钉集中布置时组合结构受力特性的问题,以跨座式单轨交通为研究背景,设计制作群钉连接装配式钢-混凝土组合轨道梁,进行装配前的钢梁与装配后的组合梁固有频率、荷载-挠度曲线、截面应变曲线对比分...     

钢-混组合结构抗剪栓钉的群钉效应研究

栓钉剪力连接件是组合结构中保证组合效应不可或缺的关键部件,在使用过程中总是同时使用多个栓钉连接件。因此,为研究栓钉群钉效应作用时的不均匀系数与抗剪性能,采用Ansys APDL进行参数分析,改变栓钉的间距和钢板厚度,以?22 mm栓钉群钉为研究对象。此外,为研究栓钉群钉的损伤后行为,设置不同间距,分别减小栓钉端部、中部、尾部的有效截面。计算结果表明,由于摩擦力的存在,与单钉相比,只要是多钉的推出试验,都会存在抗剪性能下降的情况,并不全是受群钉效应影响;弹性阶段不均匀剪力演高度呈月牙状,但是随着间距减小,塑性阶段不均匀剪力由月牙状向线形转变,端部的不均匀系数不断降低,尾部的不均匀系数提升,沿高度最大不均匀系数差异接近10%;弹性阶段钢板厚度改变时,不均匀系数仅发生5%变化,塑性阶段约1%,相比于栓钉间距,钢板厚度对不均匀系数的影响有限;栓钉的平均抗剪承载力随栓钉间距变化呈指数关系,栓钉的平均抗剪刚度随间距变化呈线性关系,间距越密集,平均抗剪承载力和平均抗剪刚度越低,拟合公式与计算结果吻合,相关系数均大于0.9;栓钉间距与直径比值大于6.8时,抗剪性能变化已不显著;对于越密集的栓钉群,削弱...     

大跨度开口钢箱-混凝土组合箱梁有限元参数分析

基于钢-混凝土组合箱梁的试验研究,利用有限梁段法对考虑滑移剪切的组合箱梁进行非线性有限元分析,分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上对影响组合箱梁力学性能的主要因素,即剪力连接度、腹板高厚比、力比和初始不平整度等进行有限元参数分析。得到不同设计参数对组合箱梁承载力、刚度、滑移、剪力滞后等力学性能的影响规律。     

组合梁钢与混凝土板相对滑移及栓钉受力状态研究

研究了单伸臂简支组合梁和双伸臂简支组合梁和双伸臂简支组合梁钢与混凝土板之间相对滑移和栓钉受力的关系；考察评价了材料力学中基于平截面假定的计算平面梁纵向剪力流公式计算组合梁栓钉受力的适用性；研究了无钉区两侧密集型布置的栓钉群中剪力的分配，为铁路连续结合梁的设计提供了依据。     

大跨度板桁结合主梁斜拉桥极限承载力分析

混凝土桥面板和钢主桁相结合共同作用的板桁组合结构,因有诸多优点而在我国铁路桥梁特别是大跨度公铁两用斜拉桥中获得应用。提出大跨度板桁结合主梁斜拉桥极限承载力分析方法,主要研究内容如下。(1)建立板桁结合主梁斜拉桥极限承载力分析模型;提出一种能考虑拉伸(压缩)、弯曲、扭转、畸变、翘曲,且能同时计入桁架杆件次应力、桥面板局部弯曲和剪力滞效应影响的板桁结合梁段单元。该单元自由度少,物理概念清晰,便于工程设计应用,板和桁架杆件的位移完全协调,计算结果与试验结果吻合较好。提出用混凝土桥面板横向有限条带单元及此单元节…     

空间网壳结构极限承载力分析

空间网壳结构一般为多次超静定空间杆系结构体系,部分杆件的受拉屈服或受压失稳并不能引起空间网壳结构的整体破坏,只有屈服或失稳的杆件使结构成为机构后,网壳结构才达到极限承载力。采用ANSYS有限元分析软件,根据非线性分析和极限承载力分析有关理论,分析2008北京奥运会老山自行车馆空间网壳结构的极限承载力,研究压杆失稳和节点刚度对空间网壳结构极限承载力的影响。     

朔准黄河桥极限承载力分析

研究目的:大跨度钢管混凝土拱桥以其特有的自重轻、强度大、抗变形能力强、施工方便和外形美观等优点,被大量地的用于桥梁结构中。本文以一座在建360 m钢管混凝土拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分别对该桥进行裸拱状态和考虑拱上建筑共同作用状态下的特征值屈曲稳定性分析、考虑几何和材料双重非线性的极限承载力分析,并对计算结果进行比较分析,给出拱桥极限桥承载力计算的一般性方法。研究结论:(1)考虑拱上结构的特征值屈曲分析结果最小值为13.477,裸拱的特征值屈曲分析结果最小值为6.673,均大于规范要求的4～5,拱肋截面满足面内和面外的稳定性要求;(2)拱桥极限承载力计算结果最小值为2.252,表明在双重非线性及结构初始缺陷的影响下,主力工况下,全桥结构的安全系数为2.252,满足考虑结构的非线性影响弹塑性稳定安全系数不得小于2的要求,结构设计合理;(3)拱上墩柱等拱上结构对全桥的计算刚度有较大的贡献,但对全桥的极限承载力影响较小;(4)特征值屈曲分析结果是非保守的计算结果,在实际结构设计过程中,必须考虑双重非线性及初始缺陷等对结构极限承载力的影响。     

桥梁结构极限承载力分析的截面内力塑性系数法

基于U.L列式单元增量平衡方程，提出了一种建立钢筋混凝土梁单元弹塑性刚度矩阵的新方法-单元节点截面内力塑性系数法，并编制了相应的计算程序。用该方法计算了两个大型单拱面预应力混凝土系杆拱桥模型。结果表明，理论计算结构极限承载力与试验结果良好接近。     

钢桁梁柔性拱桥极限承载力分析

根据连续介质力学基本理论,针对大跨度钢桁梁柔性拱桥在变形、失稳破坏期间产生的材料和几何非线性特性,用通用软件ANSYS建立桥梁的空间模型。采用非线性有限元法,进行钢桁梁柔性拱桥在两种不同加载情况下的极限承载力分析。结果表明,桥梁局部变形失稳是影响整体极限承载力的重要因素。提出通过增大个别杆件的刚度来提高极限承载力的方法。     

复合腔体加固盾构隧道结构承载能力的试验研究

采用足尺试验的方法对复合腔体加固盾构隧道整环极限承载力的力学特性进行研究,试验模拟盾构隧道在上部堆载作用下的静力加载试验,通过分析结构整体的受力过程、破坏模式和极限承载能力等,总结出复合腔体加固方法作用下的结构力学性能及结构破坏的关键性能点。试验结果表明:复合腔体加固方法可以有效的提高盾构隧道的极限承载能力和刚度。该加固方法具有快速轻型的特点,这将是未来盾构隧道整环加固的一个全新方法。     

内填外包钢管混凝土小偏心受压构件极限承载力分析

以大瑞铁路澜沧江特大桥主跨342 m上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥为背景,选取拱顶截面构造直杆短柱构件.依据弹塑性力学原理,考虑材料非线性,建立内填外包钢管混凝土小偏心受压短柱构件的截面极限承载力数值迭代算法.运用该算法和ANSYS块体单元有限元法分析构件极限承载力.结果表明:内填外包钢管混凝土偏心受压构件的承载力由外包混凝土控制,内填混凝土的强度虽有一定的提高,但纯钢管混凝土的套箍效应未充分发挥;荷载不变时,构件极限承载力随偏心距增加(保持小偏心受压不变)呈下降趋势,但该结构抗弯矩变化的能力较强;桥拱顶截面极限荷载系数在3.0以上,远高于规范要求的2.0安全系数要求,表明该桥拱顶截面具有足够的安全性;两种算法的误差小于6％,截面极限承载力数值迭代算法的结果略小,但完全能满足工程精度要求,因此,工程应用中完全可以采用截面承载力分析法计算该类构件的承载力.     

钢管混凝土拱桥稳定极限承载力的线弹性迭代方法

利用单一组合材料线弹性梁单元建立钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的有限元分析模型,并以压弯稳定承载力相关方程为基础,通过全面试验法和回归分析方法建立具有广泛适用性的钢管混凝土构件压弯稳定分析的齐次广义屈服函数。结合弹性模量缩减法,研究用于钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的线弹性迭代方法。通过与试验结果及不同数值方法计算结果的对比分析表明:建立的齐次广义屈服函数能够克服传统广义屈服函数容易受荷载初始值影响的缺陷;通过弹性模量缩减法调整弹性模量实现结构内力重分布,利用线弹性迭代方法计算结构的极限承载力,克服了增量非线性有限元法的局限性,能够取得更高的计算精度和效率;钢管混凝土拱桥规范建议的稳定系数表达式具有良好的稳定性与适用性。     

端横撑位置对钢拱桥面外极限承载力的影响

针对主跨428 m的广州新光大桥设计方案,采用大型有限元软件ANSYS建立全桥三维有限元模型,分析横撑的数量和位置对弹性稳定和面外极限承载力的影响。结果表明,在端横撑位置确定的情况下,极限承载力随横撑数量增加先增大后降低;在横撑数量相同的情况下,端横撑位置对大跨度钢桁拱的弹性稳定和面外极限承载力影响显著,且端横撑的位置对弹性稳定的影响大于对面外极限承载力的影响。因此,在景观要求允许的情况下,端横撑应尽量向拱脚靠近。     

钢桁拱桥非线性及面内极限承载力分析

以实桥为例,研究大跨度钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为,矢跨比、布载形式、温度荷载、钢材屈服强度对钢桁拱桥极限承载力的影响以及提高钢桁拱桥极限承载力的措施。结果表明:在活载半跨布载时,拱肋的破坏始于拱脚下弦的屈服,拱肋由无铰拱逐渐转化为三铰拱,最后由于拱脚塑性铰的破坏而导致拱肋失去承载能力;钢桁拱的工作过程可分为弹性段、位移稳定发展段及位移快速增长段,位移稳定发展段仍表现出弹性工作的特点;拱轴线的面内初始偏移控制在L/1000左右时,拱肋的极限承载力不会有明显降低;矢跨比越大承载能力越高;钢材屈服强度与钢桁拱极限承载力呈线性关系;温度的变化与承载力系数的变化大致呈线性关系;提高拱脚上、下弦杆处钢材的屈服强度和增大拱脚、L/4处截面的方式是提高钢桁拱桥极限承载的有效措施。     

铁路桥梁承载能力可靠性分析

简述结构可靠度指标计算中心点法和验算点法的基本原理,编制了相应的计算程序。对时速160、200 km客货共线铁路预制预应力混凝土简支T梁和时速250、350 km客运专线铁路预制、现浇预应力混凝土简支箱梁,时速160、200、250 km客货共线铁路和时速120 km重载铁路(Z=1.2)道砟桥面简支钢桁梁,时速250 km客运专线铁路钢-混凝土简支、连续结合梁,时速160 km城际铁路钢管混凝土桁架连续梁等进行了承载能力可靠度指标校准计算,对铁路桥梁承载能力的可靠度指标给出了建议值。     

铁路新型钢混组合独塔部分斜拉桥设计研究

以在建的银川机场黄河特大桥主桥为工程依托,结合国内外钢混组合结构的研究现状,推出一种新型大跨钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥结构。根据钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的特点,采用空间杆系与实体有限元分析方法,对结构的构造细节及受力特征进行分析,以确定本结构应用于高速铁路的可行性。采用有限元仿真分析与概念设计相结合,对钢-混凝土组合独塔部分斜拉桥的结构体系、承载形式、钢混结合形式、截面构造、拉索锚固等一系列技术重难点进行研究。研究结果表明:新型钢混组合独塔部分斜拉桥,可应用于高速铁路;结构受力合理,可充分发挥材料特性以减小结构自重;结构整体刚度好,可满足高速铁路行车要求;施工安全可控,可降低施工干扰;结构造型优美,经济性能佳;桥型新颖,技术先进创新性突出。